کوچکترین کهکشانهای جهان، بزرگترین ستاره ها را تولید می کنند

به گزارش ایسنا و به نقل از اسپیس، از بزرگ‌ترین و شدیدترین مناطق مناطق ستاره در کوچک‌ترین کهکشان‌ها پیدا می‌شوند و باورهای علمی دلیل این است که ستاره‌هایی هستند که در کهکشان‌های کوتوله به پایان عمر خود می‌رسند، بیشتر به سیاه‌چاله تبدیل می‌شوند تا به ابرنواخترها تبدیل شوند. یک گروه پژوهشی می‌گویند این تقابل به اندازه‌های بزرگ است که کشان‌های کوتوله ۱۰ میلیون سال را در دمیدن همه مواد ستاره‌ساز خود را تجربه می‌کنند. این روند معمولاً به نیروی ابرنواخترها می رسد.

به عبارت دیگر کشان‌های کوتوله می‌توانند برای مدت‌زمان تولید گران‌تری به گنجینه‌های گاز مولکولی ستاره‌ساز خود متصل شوند و به مناطق ستاره‌ساز شوند، می‌توانند بزرگ‌تر شوند و ستاره‌های بیشتری داشته باشند.

نمونه‌هایی از چنین مناطق بزرگ ستاره‌زایی در کهکشان‌های کوتوله محلی شامل «سحابی رتیل» (Tarantula Nebula) در ابر ماژلانی بزرگ، واقع در فاصله 100 هزار سال نوری از زمین و «مارکاریان 71» (Markarian 71) در کهکشان «انجی‌سی ۲۳۶۶» (NGC) ۲۳۶۶)، واقع در حدود ۱۰ میلیون سال نوری زمین هستند.

مناطق ستاره‌ساز می‌توانند ستاره‌هایی با جرم‌های گوناگون تولید کنند. آنها ستاره‌های کوچک‌تر را می‌سازند اما تعداد انگشت‌شماری از ستاره‌های کلان‌جرم را نیز به وجود می‌آورند. وقتی این ستاره‌های کلان‌جرم از چند میلیون سال به پایان عمر خود می‌رسند، آنها را می‌ریزند و یک ستاره نوترونی یا یک سیاه‌چاله‌ای با ستاره‌های بزرگ را تشکیل می‌دهند. در سناریوی پیشین، لایه‌های بیرونی ستاره از ستاره نوترونی بازمی‌گردند و به صورت ابرنواختر ظاهر می‌شوند اما در مورد دوم، یعنی یک ستاره کامل به سیاه‌چاله پدیدآمده می‌افتند.

«میشل جمن» (Michelle Jecmen) دانشجوی مقطع کارشناسی «دانشگاه میشیگان» و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: وقتی ستاره‌ها به ابرنواختر تبدیل می‌شوند، محیط خود را با تولید و انتشار فلزات آلوده می‌کنند.

زمانی که داستان جهان آغاز شد، «انفجار بزرگ» فقط عناصر هیدروژن و هلیوم را -همراه با مقدار کمی لیتیوم- تولید کرد. همه عناصر دیگر بعدا آمدند یا در دل ستاره‌ها و در کوره‌های انفجار آنها شکل گرفتند. ستاره شناسان همه آن عناصر بعدی را فلز می‌نامند. این فلزات در حال حاضر در محیط میان‌ستاره‌های پراکنده شده‌اند و راه خود را در ستاره‌های نواحی جدید پیدا کرده‌اند و در نسل بعدی ستاره‌ها گنجانده شده‌اند. این جزئیات هنوز مشخص نیست اما وجود فلزات خاص در یک ستاره می‌تواند به طرز ماهرانه‌ای چگونه آن ستاره را تغییر دهد. برای مثال، دانشمندان بر این باورند که ستاره‌های دارای فلزات زیاد، را برای تولید یک ستاره نوترونی و یک ابرنواختر قوی دارند.

مهم تر از همه این است که انفجار ابرنواختر، نوعی باد را ایجاد می کند و این باد می تواند همه گاز مولکولی باقی بماند را که برای ستاره ها در حال تشکیل شدن لازم است، منتشر می شود.

کهکشان‌های بزرگ‌تر و توسعه‌یافته‌تر هستند کهکشان‌های راه شیری ما، طی دورانی که در آن نسل‌های بی‌شماری از ستاره‌های سر حضور داشته‌اند، فلزات بیشتری تولید می‌کنند. با وجود این، کوتوله‌های کوچک‌تر از نظر شکل‌گیری تاریخی، ستاره‌های کمتری را نشان می‌دهند و به همین دلیل، ترکیبات اولیه و فلزات کمتری دارند، اما زمانی که یک منطقه ستاره‌زایی در یک منطقه کوتوله شروع به کار کند، به نظر می‌رسد که فلزات کمتر ستاره‌ای هستند. به این معناست که احتمال تولید سیاه‌چاله‌ها بیشتر از انفجار ابرنواختری قوی است. بنابراین، احتمالاً زمان بیشتری طول می‌کشد تا منطقه با فلزات غنی شود و ستاره‌هایی را تولید کند که با بادهای قوی، همه گازها را بیرون می‌کنند.

جکمن گفت: استدلال ما این است که کمتر فلزی باشد، یک میلیون میلیون سال در آغاز بادهای قوی وجود داشته باشد و این به نوبه خود تشکیل ستاره‌های بیشتر می‌شود.

«سالی اوی» (Sally Oey) ستاره‌شناس دانشگاه میشیگان و ناظر پروژه جکمن گفت: یافته‌های میشل، توضیح می‌دهد که بسیار خوبی را می‌دهد. این کهکشان‌ها در توقف شکل‌گیری ستاره مشکل دارند، زیرا گاز خود را دفع نکرده‌اند.

اوی مشاهداتی را با «تلسکوپ فضای هابل» انجام داده است که تأییدکننده‌های را برای مدل جکمن نشان می‌دهند. گروه اوی در پژوهشی که روز ۲۱ نوامبر در «Astrophysical Journal Letters» به چاپ رسید، مارکاریان ۷۱ را مورد بررسی قرار دادند. اوی به طور ویژه به دنبال «کربن سه بار یونیزه‌شده» بود. وقتی اتم‌ها با فوتون‌های پرانرژی برخورد می‌کنند، یونیزه می‌شوند. آنها می‌توانند الکترون را از بین ببرند و اتم‌ها را با یک بار مثبت خالص باقی بگذارند. سه بار یونیزه شده به این معناست که یک اتم، سه الکترون را از دست داده است.

مشاهدات هابل، کربن های فراوان سه بار یونیزه شده را در نزدیکی مرکز مارکاریان ۷۱ یافت. این نوع کربن تشکیل می‌شود که گاز در حال خنک شدن است و جریان‌های تابشی که انرژی را از گاز بیرون می‌برند، با گاز گرم‌تر می‌شوند اما اگر یک باد فوق‌العاده داغ می‌شود، این جریان‌های خنک‌کننده نباید وجود داشته باشند و این بادها در مارکاریان وجود داشته باشد. ۷۱ وجود ندارد.

این یافته‌ها، بینش‌هایی را نیز در مورد شرایط ستاره‌سازی در اولین کهکشان‌های جهان ارائه می‌کنند. قلمروهایی که تنها چند صد میلیون سال پس از انفجار بزرگ وجود داشته اند. کهکشان‌های این دوره که از آن به عنوان «سپیده‌دم کیهانی» یاد می‌شود نیز کوچکترین ستاره‌زا و کمتر فلزی بودند. هنگام مشاهده ابرهای بزرگ شواهدی از تجمع گازی و نور فرابنفش می‌شود که از شکاف بین توده‌ها می‌تابد. ستاره‌شناسان این پدیده را مانند نوری توصیف می‌کنند که هنگام غروب خورشید از میان شکاف‌های حصار باغ می‌تابد.

۱۰ میلیون سال در ظهور بادهای ابرنواختری توضیح می‌دهد که چرا گاز در کهکشان‌های اولیه، زمان تشکیل چنین توده‌های بزرگی است. جکمن گفت: نگاه کردن به کهکشانهای کوتوله با فلز کم و تابش فرابنفش زیاد، تا حدودی مشابه نگاه کردن به سپیدهدم کیهانی است.

خوب است در نظر بگیریم که برای اولین بار، ما همیشه به یک تلسکوپ فضایی ۱۰ میلیاردی نیاز داریم، اما می‌توانم فقط به برخی از همسایگان کوچک خود نگاه کنیم.

این پژوهش در «The Astrophysical Journal» به چاپ رسید.

انتهای پیام