دانشمندان شواهدی از اولین ستارگان در دنیا پیدا نموده اند - مجله انجمن دعوت

با تجزیه و تحلیل نور پدید آمده از ابر های اطراف یک اختروش دوردست، محققان ژاپنی، استرالیایی و ایالات متحده دریافتند که ترکیب مشخصی از عناصر سنگین می تواند تنها از یک منبع آمده باشد: ابرنواختر بزرگ یک ستاره نسل اول.

همه ستارگانی که می توانیم مشاهده کنیم، بسته به سنشان به دو دسته جمعیت I یا جمعیت II طبقه بندی می شوند. ستارگان جمعیت I جوانتر هستند و حاوی عناصر سنگین تری هستند، در حالی که ستارگان جمعیت II پیرتر با عناصر سنگین کمتری هستند.

اولین ستارگان - که به عنوان جمعیت III توصیف می شوند، از دید برترین فناوری های ما دور مانده اند. در حال حاضر، ما فقط می توانیم تئوری سازی کنیم که آن ها ممکن است چه شکلی باشند.

دانشمندان فکر می نمایند که اولین ستاره ها فوق العاده داغ، درخشان و پرجرم بوده اند، شاید صد ها برابر جرم خورشید ما.

بدون سابقه رویداد های کیهانی قدرتمند برای فراوری عناصر سنگین تر از لیتیوم، ستارگان جمعیت III کاملاً از ساده ترین گاز ها تشکیل می شوند. در آن موقع، تنها مواد موجود در کیهان هیدروژن، هلیوم و کمی لیتیوم بودند که در گاز های اولیه به جا مانده از انفجار بزرگ یافت شدند. تنها زمانی که اولین ستاره ها در فرو ریختند، می توانستند عناصر سنگین تر ساخته شدند.

آن ستارگان اولیه احتمالاً با تبدیل به ابرنواختر های جفت ناپایدار به خاتمه زندگی خود رسیدند، نوع نظری ابرنواختر تنها در چنین ستارگان بزرگی امکان پذیر است.

برخلاف دیگر ابرنواختر ها، این ابرنواخترها هیچ بقایای ستاره ای مانند یک ستاره نوترونی یا سیاه چاله باقی نمی گذارد، در عوض همه چیز را به بیرون در یک ابر در حال انبساط منفجر می نماید.

این انفجار ممکن است فضای بین ستاره ای باستانی را با عناصر سنگینی که برای شکل گیری دنیا های صخره ای مانند دنیا ما مورد احتیاج است، بذرکاری نموده باشد.

برای ستاره شناسان روی زمین که اکنون امیدوارند در خصوص ستارگان جمعیت III بیاموزند، نور ناشی از آن انفجار های بزرگ باستانی در دوردست ها محو شده است و چیزی بیش از یک ابر پراکنده حاوی ترکیب پیچیده ای از عناصر باقی می ماند.

برای یافتن نشانه هایی از چنین غلظتی از غبار ستاره ای، نویسندگان مطالعه تازه از داده های طیف نگار فروسرخ نزدیک از یکی از دوردست ترین اختروش های شناخته شده، استفاده کردند.

محققان خاطرنشان می نمایند که نور این اختروش 13.1 میلیارد سال قبل از رسیدن به زمین در فضا در حال عبور بوده است، که به این معنی است که ما اختروش را همانطور که در زمانی که کیهان تنها 700 میلیون سال سن داشت می بینیم.

طیف نگار ابزاری است که نور ورودی را، در این مورد از یک جرم آسمانی، به طول موج های تشکیل دهند.، اگرچه جمع آوری آن اطلاعات همواره آسان نیست.

البته نویسندگان اشاره می نمایند که روشنایی خطوط در طیف های نجومی می تواند به عواملی غیر از فراوانی یک عنصر وابسته باشد، که ممکن است کوشش ها برای شناسایی عناصر خاص را پیچیده کند.

با این حال، دو تن از نویسندگان این مطالعه - اخترشناسان یوزورو یوشی و هیرواکی سامشیما، هر دو از دانشگاه توکیو - قبلاً ترفندی برای حل این مشکل ایجاد نموده بودند.

روش آن ها، که شامل استفاده از شدت طول موج برای تخمین شیوع عناصر است که به تیم تحقیقاتی اجازه داد تا ترکیب ابر های اطراف این اختروش را تجزیه و تحلیل نمایند.

این تجزیه و تحلیل نشان داد که نسبت کمی از منیزیم به آهن در ابر ها وجود دارد که در مقایسه با خورشید ما 10 برابر آهن بیشتری نسبت به منیزیم دارد. به گفته محققان، این یک سرنخ بود نشان دهنده انفجار فاجعه بار یک ستاره نسل اول است.

یوزورو یوشی، اخترشناس دانشگاه، می گوید که خشنود و تا حدودی شگفت زده شده وقتی متوجه شده که یک ابرنواختر ناپایدار جفت ستاره ای با جرمی حدود 300 برابر خورشید نسبت منیزیم به آهن را فوران نموده بود که برای شناسایی اش کافی بود.

یوشی و همکارانش خاطرنشان می نمایند که حداقل یک اثر بالقوه دیگر از یک ستاره جمعیت III در سال 2014 گزارش شده است، اما آن ها استدلال می نمایند که این یافته تازه اولین موردی است که چنین شواهد قوی ای را ارائه می دهد.

این تحقیق می تواند تا حد زیادی در آشکار کردن چگونگی تکامل ماده در طول تاریخ کیهان یاری کند. اما برای اطمینان، مشاهدات بیشتری برای آنالیز ویژگی های مشابه در سایر اجرام آسمانی مورد احتیاج است.

این یافته ها در مجله Astrophysical منتشر شده.