فهرست مطالب
تلسکوپ فضایی جیمز وب برای نخستینبار شواهدی قاطع از وجود «ستارگان غولآسا» به دست آورده است.
به گزارش سرویس نجوم تکناک، این اجرام نخستین و فوقالعاده عظیم در سپیدهدم جهان شکل گرفتهاند. نزدیک به دو دهه، این پرسش بنیادی ذهن ستارهشناسان را مشغول کرده بود که سیاهچالههای ابرجرم چگونه توانستند در چشمبرهمزدنی پس از مهبانگ تا این اندازه رشد کنند؟
ستارههای معمولی در فاصله کمتر از یک میلیارد سال پس از آغاز جهان، زمان لازم را برای ایجاد چنین ابرغولهایی نداشتند. اکنون یک تیم بینالمللی به رهبری مرکز اخترفیزیک هاروارد و اسمیتسونیان در آمریکا با اتکا به توان رصدی وب، توانسته است حلقه مفقوده این روایت را آشکار کند. دادههای جیمز وب، ردپای شیمیایی آن دسته از ستارگان غولآسایی را نمایان کرده است که سالها تنها در حد فرضیه مطرح بودند. دنیل ویلن از موسسه کیهانشناسی و گرانش دانشگاه پورتسموث اعلام کرد: «این یافته تازه ما را یک گام بلند به حل معمای ۲۰ ساله کیهان نزدیک میکند. در کهکشان GS 3073 برای نخستین بار شواهد رصدی از وجود این ستارگان غولآسا به دست آمده است.»
برای مطالعه بیشتر: سیاره فرازیستپذیر چیست و آیا تا امروز نمونهای یافتهایم؟
01
از 02ستارگان غولآسا عمر کوتاهی دارند
در نخستین دوران جهان، ستارگان غولآسا با سرعتی سرسامآور سوخت میسوزاندند و تنها حدود ۲۵۰ هزار سال دوام میآوردند؛ حیاتی کوتاه اما خیرهکننده، پیش از آنکه سرانجام فروبپاشند و سیاهچالههایی عظیم را پدید آورند. این فروپاشی، ردپای شیمیایی پایداری بر جای گذاشت که میلیاردها سال در کیهان قابل ردیابی است. سرنخها از بررسی ترکیب شیمیایی کهکشانی با نام GS 3073 بهدست آمد. تمرکز پژوهشگران بر ساختار عنصری این کهکشان بود و یافتهها تمام الگوهای معمول نجومی را به چالش کشید.
حتما بخوانید: مشاهده فوران یک سیاهچاله ابرجرم
بیشتر بخوانید: جشن ۲۵مین سال فعالیت رصدخانه جمنای با انتشار تصویری بینظیر + ویدیو
کهکشان GS 3073 عدمتعادلی چشمگیر میان نیتروژن و اکسیژن نشان میداد؛ نسبتی معادل ۰.۴۶ که به طرز غیرمنتظرهای از توان تولیدی هر نوع ستاره یا حتی انفجارهای ستارهای در جهان نخستین فراتر میرود. به گفته محققان، این الگو تنها با یک سرچشمه نظری همخوانی دارد: ستارگان غولآسا با جرمی بین هزار تا دههزار برابر خورشید وجود داشتند. دوش نندال، پژوهشگر بنیاد ملی علوم سوئیس در موسسه نظریه و محاسبات مرکز اخترفیزیک توضیح داد: «فراوانی عناصر همانند اثر انگشت کیهانی عمل میکند و الگوی مشاهدهشده در GS 3073 با هیچ فرایند ستارهای معمولی سازگار نیست. این یافته نشان میدهد که نسل نخستین ستارگان، میزبان جرمهای فوقالعاده عظیم بودهاند که در معماری کهکشانهای اولیه نقش کلیدی داشته است و شاید بذر سیاهچالههای ابرپرجرم امروزی را فراهم کرده باشند.»
02
از 02بذر سیاهچاله
پژوهش اخیر سازوکار دقیقی را برای تولید نیتروژن در این جرمهای عظیم توضیح میدهد. در دل این ستارگان غولآسا، هلیوم به کربن تبدیل میشود؛ سپس بخشی از این کربن به لایهای منتقل میشود که در آن هیدروژن میسوزد و چرخه کربن–نیتروژن–اکسیژن (CNO) حجم عظیمی نیتروژن تولید میکند و در نهایت به فضا رانده میشود. مقادیر چشمگیر نیتروژن در کهکشان GS 3073 نتیجه ادامهدار بودن همین فرایند برای میلیونها سال در دوران سوختن هلیوم است.
مدلهای علمی نشان میدهد که این ستارگان غولآسا برخلاف یک ابرنواختر معمولی منفجر نمیشوند؛ آنها بلافاصه فرومیریزند و سیاهچالههایی با جرم هزاران خورشید بهوجود میآورند. چنین سیاهچالههایی بذرهای اولیهای بودند که زمینه شکلگیری و رشد سیاهچالههای ابرجرم امروزی را فراهم کردند. نکته قابل توجه اینکه خود GS 3073 میزبان یک سیاهچاله فعال در مرکز است؛ تیم پژوهشی اکنون میپرسد: آیا این جرم میتواند بازمانده یکی از همان ستارگان عظیم نخستین باشد؟ این کشف چشماندازی تازه به «دوران تاریک کیهان» میگشاید؛ عصری که در آن نخستین ستارگان روشن شدند و شیمی ساده هیدروژن و هلیوم به مجموعه متنوع عناصر امروزی تبدیل شد.
پژوهشگران انتظار دارند که تلسکوپ وب، کهکشانهای بیشتری با این امضای نیتروژنی شناسایی کند و نظریهای دیرپا را به واقعیتی مستند در تاریخ کیهان تبدیل نماید.
نتایج این مطالعه در نشریه Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.
