الصين تعثر على أول دليل لأقدم النجوم في الكون
أسفرت دراسة بقيادة الصين عن أول دليل رصدي على حياة - وموت - أقدم النجوم في الكون.
اكتشف علماء من الصين واليابان وأستراليا البصمات الكيميائية الفريدة للنجوم في هالة مجرة درب التبانة، باستخدام القوة المشتركة لاثنين من أكبر التلسكوبات الأرضية في العالم.
النتائج التي توصلوا إليها - من التلسكوب الطيفي للألياف متعدد الأجسام بمنطقة السماء الكبيرة (LAMOST) بالقرب من بكين وتلسكوب سوبارو في هاواي - أظهرت أن ما يسمى بنجوم الجيل الأول - التي أضاءت الكون بعد حوالي 100-250 مليون سنة من الانفجار الكبير. الانفجار - قد يصل إلى 260 ضعف كتلة الشمس.
كما قدمت دراستهم، التي نُشرت في مجلة Nature يوم الأربعاء، أول دليل قائم على الملاحظة على أن النجوم أنهت حياتها بانفجار غير عادي، مختلف تمامًا عن المستعرات الأعظمية التي نعرفها اليوم، ولم يتم التنبؤ بها إلا من الناحية النظرية حتى الآن.
أشاد عالم الفيزياء النظرية بجامعة هارفارد، آفي لوب، الذي لم يشارك في البحث، بالاكتشاف باعتباره "مهمًا للغاية في تأكيد أفكارنا النظرية حول الجيل الأول من النجوم".
قال لوب إن نجوم الجيل الأول هي من بين أكبر ألغاز الكون التي لم يتم حلها. تنبأ العلماء بأنها تشكلت من الغاز الأصلي بعد الانفجار العظيم وكانت مصنوعة من الهيدروجين والهيليوم فقط، بدون العناصر الأثقل التي تم تصنيعها في قلب النجوم العملاقة اللاحقة.
اقترحت نظرية علم الفلك أيضًا أن هذه الأجسام القديمة ربما كان لها كتل مكافئة لمئات الشموس وخاضت انفجارًا جزئيًا فريدًا عندما ماتت.
كانت نجوم الجيل الأول قصيرة العمر ويصعب اكتشافها، ولم تترك سوى بصماتها الكيميائية في الجيل التالي من النجوم.
من أجل دراستهم الرائدة، قام Zhao Gang من المراصد الفلكية الوطنية في الصين وزملاؤه بغربلة أطياف أكثر من خمسة ملايين نجم جمعتها LAMOST.
تضمنت المعلومات التركيب الكيميائي ودرجة الحرارة والسطوع وغيرها من الخصائص الرئيسية التي قارنها العلماء حتى وجدوا مرشحًا ، أطلق عليه اسم LAMOST J1010 + 2358.
عند حوالي نصف كتلة الشمس، وحوالي 3300 سنة ضوئية في هالة المجرة، كان النجم منخفضًا للغاية في المعادن مثل الصوديوم والكوبالت.
قارن الفريق طيف النجم بالنماذج النظرية واستنتج أنه من المرجح أن يكون قد تشكل في سحابة غازية تهيمن عليها بقايا نجم من الجيل الأول بكتلة تعادل 260 شمسًا.
أوضح لوب أنه على عكس الانفجارات النجمية في الكون اللاحق - والتي تحدث عندما يستهلك النجم وقوده وينهار إلى نجم نيوتروني أو ثقب أسود - فإن انفجار نجم LAMOST J1010 + 2358 تضمن توليد الإلكترونات ونظيرتها من البوزيترونات.
قللت أزواج الإلكترون والبوزيترون من ضغط الإشعاع الداخلي اللازم لدعم مثل هذا النجم الهائل ضد جاذبيته. أدى هذا إلى انهيار جزئي ، مما أدى إلى انفجار نووي حراري لم يترك سوى سحابة من الغاز.
توقع علماء الفلك أيضًا أن هذه العملية ستؤدي إلى اختلاف كبير في وفرة الأيونات بأرقام شحنة فردية وزوجية - مثل الصوديوم / المغنيسيوم والكوبالت / النيكل، كما قال لوب.
وهذا بالضبط ما لاحظه الباحثون مع LAMOST و Subaru - "تأثير فردي-زوجي واضح" كما قال المؤلف المشارك للورقة Xing Qianfan.
في بيان صحفي يوم الأربعاء ، قال تشاو إنه لا يوجد دليل مباشر على انفجارات مستعر أعظم لمثل هذه النجوم الضخمة الفقيرة بالمعادن قبل هذه الدراسة.
وقال: "نأمل أن يكون لعملنا تأثير إيجابي على دراسة أصل العناصر، وتشكل النجوم في الكون المبكر، والتطور الكيميائي للمجرات".
قال تشاو إن الفريق يعتزم مواصلة البحث عن النجوم ذات التركيبات الكيميائية غير العادية، للمساعدة في فهم أفضل لكيفية تشكل نجوم الجيل الأول ، داخل وخارج مجرة درب التبانة.
يخططون لدمج قوة LAMOST مع تلسكوب Xuntian الفضائي، وهو جهاز من فئة Hubble يمكن إطلاقه في وقت لاحق من العام المقبل.
سيكون لوحدة التلسكوب الفضائي الصيني المشترك في المدار مجال رؤية أكبر بمقدار 300 مرة من تلسكوب هابل. سيسمح مجال الرؤية الواسع لـ Xuntian برسم ما يصل إلى 40 في المائة من السماء على مدى 10 سنوات، باستخدام كاميرا ضخمة تبلغ 2.5 مليار بكسل.