«جیمز وب» یک کهکشان جوان با مقداری شگفت انگیز فلز پیدا کرد

به گزارش ایسنا و به نقل از اس‌ای، اخترفیزیکدانانی که با تلسکوپی فضای جیمز وب(JWST) کار می‌کند، مقداری شگفت‌انگیز از فلز را در یک کهکشان جوان که تنها ۳۵۰ میلیون سال از مه‌بانگ شکل گرفته، یافته‌است.

اما این چگونه با ما از جهان مطابقت پیدا می‌کند؟

منشاء پیدایش اولین فلزات کیهان یک سوال اساسی در اخترفیزیک است. اندکی پس از مه‌بانگ (بیگ بنگ)، جهان معمولاً به طور کامل از هیدروژن که ساده‌ترین صفحه جهان است، ساخته شده است. همچنین مقدار کمی هلیوم، مقدار کمتری لیتیوم و احتمالاً مقدار بی‌نهایت اندکی بریلیم وجود داشته است. بنابراین وقتی به جدول تناوبی عناصر نگاه می‌کنید، آنها چهار عنصر اول هستند.

گفتنی است در نجوم به تمام عناصر سنگین‌تر از هیدروژن و هلیوم «فلز» گفته می‌شود. فلزات تنها در ستاره‌ها تولید می‌کنند، نه در هیچ جای دیگری. البته به جز مقدار ناچیزی که خود مه‌بانگ تولید می‌شود.

ردیابی شکل‌گیری فلزات کیهان از مه‌بانگ، یکی از جستجوهای اساسی اخترفیزیک است.

فلزی بودن یا فلزینگی، یک مفهوم اساسی در مطالعه و شناخت ما از جهان است. بدون فلزات، سیارات سنگی نمی‌توانند تشکیل شوند. زندگی هم نمی‌تواند بروز کند. در طول نسل‌های متوالی ستارگان، فلزی بودن کیهان افزایش یافته است. بنابراین یک مسیر زیربنایی وجود دارد که از اولین فلزات سرچشمه می‌گیرد و مستقیماً به ما منتهی می‌شود.

مطالعه کهکشان‌های باستانی یکی از جستجوهای اولیه تلسکوپی جیمز وب است. برنامه «بررسی پیشرفته عمیق فراکهکشانی جیمز وب»(JADES) منطقه‌ای از آسمان را به دنبال آن‌ها کم‌نور و بررسی می‌کند. جیمز وب با نگاهی به کهکشانهای اولیه کیهان در زمان بسیار دور در حال روشن کردن فلزات باستانی است.

اکنون گروهی از پژوهشگرانی که روی رصدهای برنامه JADES کار می‌کنند، یک کهکشان را تنها ۳۵۰ میلیون سال از مه‌بانگ تشکیل می‌دهند، بررسی می‌کنند و در آن کربن پیدا می‌کنند. آنها همچنین می توانند همه چیز را داشته باشند و نئون و فلزات در نجوم را نیز پیدا کنند.

یافته‌های آنها در مقاله‌ای که نویسنده اصلی آن فرانچسکو دی‌یوجنیو اخترفیزیکدان موسسه کیهان‌شناسی کاولی در کمبریج است، منتشر شده است.

اولین ستاره‌هایی که در کیهان شکل گرفتند، ستارگان «جمعیت سوم» نامیده می‌شوند. آنها کهن‌ترین ستارگان هستند و پرجرم، درخشان و داغ بوده‌اند و تقریباً هیچ فلزی ندارند. مقدار ناچیزی از فلزاتی که در آن قرار دارند از اولین ابرنواختر در میان آنها وجود داشته باشد.

بسیاری از دانش ما در مورد ستارگان «جمعیت سوم» نظری است، زیرا مشاهده این ستاره‌های باستانی در کهکشان‌های باستانی بسیار آسیب دیده است. اما جیمز وب قادر به انجام این کار است. این تلسکوپ نمی‌تواند ستارگان را به صورت جداگانه ببیند، اما ابزار قدرتمند طیف‌نگار فروسرخ نزدیک(NIRSpec) آن می‌تواند عناصر مختلف کهکشان را با نشانه‌های نوری آنها تشخیص دهد.

این پژوهش جدید بر اساس یک کهکشان در نزدیکی طلوع کیهانی، یک دوره حساس در تاریخ کیهان انجام شده است. زمانی که پژوهشگران مشاهدات جیمز وب را مطالعه کردند، مقدار غیرمنتظره‌ای کربن را در این کهکشان کشف کردند.

پژوهشگران توضیح دادند: این دورترین تشخیص انتقال فلز و دورترین تشخیص انتقال به سرخ از طریق خطوط انتشار است. این همچنین دورترین شواهد غنی‌سازی شیمیایی است که تا امروز کشف شده است.

این تشخیص مستقیماً با ما از ستارگان «جمعیت III» بدون فلز مرتبط می‌شود.

اگر جیمز وب وجود ستاره‌های بکر و بدون فلز «جمعیت سوم» را تشخیص دهد، این خبر بزرگ است. این توانایی دیگری از این تلسکوپ فضای قدرتمند را نشان می دهد که بهترین توضیحات ما را در مورد کیهانی که در اطراف خود می بینیم، تغییر می دهد.

چرا که ستاره‌های «جمعیت سوم» وجود دارد و با توجه به هر چیز دیگری که در مورد آنها می‌دانیم، وجود آنها منطقی بوده است. اما وجود ستاره‌های «جمعیت سوم» ممکن است قطعیت نداشته باشد و جیز وب وجود داشته باشد.

هر چه چیزی شبیه به این کشف می‌شود، تحقیق می‌کند تا هر ممکن دیگری را برای آنچه می‌بینند، در نظر بگیرند. آیا واقعاً کربن را در ستارگان این کهکشان دوردست و باستانی می‌بینند؟ یا ممکن است چیز دیگری باشد پشت این انتشارات باشد؟

این کهکشان باستانی چیزی بیش از ستارگان در خود دارد. چرا که خانه یک سیاهچاله کلان جرم یا ابرسیاهچاله نیز هست. زمانی که یک ابرسیاهچاله از ماده غذایی می‌کند، می‌تواند به صورت یک عامل فعال کهکشانی (AGN) درخشان باشد و این اطمینان نوری می‌تواند همان چیزی باشد که جیمز وب دیده می‌شود.

پژوهشگر توضیح می‌دهد: علاوه بر این، یک ابرسیاه‌چاله برافزایشی در این مورد شناسایی می‌شود که نشان می‌دهد این شیمی‌های فراوان ممکن است در درجه اول با منطقه آن مرتبط باشد.

منبع بالقوه دیگری از کربن در این کهکشان وجود دارد. آنها «ستاره‌های شاخه مجانبی غول‌ستاره» (AGB) – هستند. ستاره‌های AGB ستاره‌های انفجاری بزرگی مانند اجداد ابرنواختر محل، اما ستاره‌های بزرگی هستند که دنباله اصلی را ترک کرده‌اند. در مقایسه با ابرنواخترها، ستارگان AGB فلزات را به آرامی تولید می کنند.

اما زمان زیادی طول می‌کشد تا یک ستاره به یک ستاره AGB تبدیل شود. زمانی که کیهان تنها ۳۵۰ میلیون سال سن داشت، هیچ ستاره‌ای آنقدر عمر نکرده بود که به AGB تبدیل شود.

نویسندگان می‌گویند: ستارگان AGB نمی‌توانند در غنی‌سازی کربن در این دوره‌های اولیه کمک کنند.

در نهایت، پژوهشگران کشف کربن را گزارش می‌کنند، اما نمی‌توانند دقیقاً به ما بگویند که کربن از کجا آمده است. آنها می‌گویند که این کربن‌ها ممکن است نسل اول ابرنواخترها از جمعیت سوم باشند.

جیمز وب برای دیدن این کهکشان از تمام کار خود استفاده کرده است. پژوهشگران توضیح می‌دهند: این تشخیص دورترین انتقال فلز که چنین اطلاعات گرانبهایی را در مراحل اولیه غنی‌سازی شیمیایی ارائه می‌دهد، مستلزم قرار گرفتن در معرض خطر بسیار طولانی است و ۶۵ ساعت از زمان جیمز وب برای جمع‌آوری این داده‌ها به دلیل کم‌نوری شدید این کهکشان است. طول کشید.

حتی با وجود تنها آن همه زمان برای رصد، پژوهشگران فقط می‌توانند به توضیح آزمایشی برای این فلزینگی که آن را می‌بینند، برسند. از ۶۵ ساعت از جیمز وب برای مطالعه زمان‌سنجی استفاده می‌شود، اما این کار برای جیمز انجام می‌شود. این ممکن است در آینده تغییر کند.

گران می‌گویند: با این حال، در آینده، بررسی‌های مناطق بزرگ و همگرایی گرانشی می‌تواند به شناسایی کهکشان‌های با جابه‌جایی بالا کمک کند که برای انجام آزمایش‌های پژوهشی با نوردهی‌های کوتاه‌تر به اندازه کافی روشن هستند.

اگر این اتفاق بیفتد، اخترفیزیکدانان حجم نمونه‌های بزرگتری خواهند داشت و با دست داشتن این داده‌های ارزشمند، ممکن است برای این یافته‌های شگفت‌انگیز برسند، بشود.

انتهای پیام