نخستین ستارگان، چندان هم هیولا نبودند

* بر پایه ی شبیه سازی تازه انجام شده در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در پاسادنا، نخستین ستارگان کیهان
بر خلاف آنچه پیش تر دانشمندان می پنداشتند، ستارگانی غول پیکر نبودند.

ستاره شناسان در رایانه هایشان ستارگان را با شرایطی همانند روزگار بسیار کهن کیهان "رشد دادند". شبیه سازی هفته ها به طول انجامید. با پایان کار، دانشمندان از نتیجه ی به دست آمده شوکه شدند: ستارگانی که به طور کامل رشد کرده بودند، بسیار کوچک تر از آن بودند که انتظار می رفت.

دانشمندان چگونگی تولد نخستین ستارگان کیهان را شبیه سازی می کنند.
چیزی که تاکنون به شکلی گسترده پذیرفته شده بود این بود که نخستین ستارگان جهان، بزرگ ترین ستارگان همه ی دوران بوده‌اند، با جرم هایی سدها برابر جرم خورشید ما. ولی پژوهش تازه نشان می دهد که آن ها تنها چند ده برابر خورشید بوده اند. برای نمونه، یکی از ستارگان شکل گرفته در شبیه سازی، جرمی تنها 43 برابر جرم خورشید داشت.

تاکاشی هوسوکاوا، یکی از اخترشناسان در JPL و سرپرست نویسندگان یک پژوهش تازه، که روز جمعه 11 نوامبر در نسخه ی آنلاین نشریه ی Science منتشر شد، می گوید: «نخستین ستارگان قطعن بزرگ بودند، اما نه آنقدر که پیشتر فکر می کردیم. شبیه سازی های ما نشان می دهند که رشد این ستارگان پیش از آنچه انتظار داشتیم متوقف شده بود و در نتیجه، جرم نهایی آن ها نیز کم تر بود.»

در جهان آغازین چیزی بیش از ابرهای رقیق هیدروژن و هلیوم اتمی نبود. چند سد میلیون سال پس از تولد جهان، نخستین ستارگان برافروخته شدند. این که این ستارگان نخستین چگونه شکل گرفتند هنوز یک راز است.

اخترشناسان می دانند که همه ی ستارگان از رمبش و فشردگی ابرهای گاز پدید می آیند. گرانش ناشی از یک "دانه"ی رو به رشد در مرکز ابر، باعث جذب مواد بیشتر و بیشتری می شود. برای ستارگان به اصطلاح طبیعی همچون خورشید ما، این فرآیند به یاری عناصر سنگین تر مانند کربن انجام می شود که باعث می شوند گازی که در حال رمبش روی ستاره ی شکل گیرنده است، برای چگالیدن به حد کافی سرد بماند.

ولی در جهان آغازین، ستارگان هنوز عناصر سنگین را تولید نکرده بودند. نخستین ستارگان تنها از هیدروژن و هلیوم ساخته شدند. بنا به نظریه ی پیشین دانشمندان، چنین ستارگانی برای شکل گیری نیاز به جرم بسیار بیشتری داشتند تا نبودِ عناصر سنگین و نیروی سردکننده ی آن ها را جبران کنند. باور بر این بود که در آغاز، ستارگان احتمالن جرمی به بزرگی یک هزار برابر جرم خورشید داشته اند. بعدها، مدل ها ویرایش شدند و برآورد جرم نخستین ستارگان به سدها برابر جرم خورشید محدود شد.

چنانچه تاکاشی می گوید: «برآورد جرم این ستارگان [در نظریه های ما]  با گذشت زمان کم و کم تر شد. اکنون ما فکر می کنیم این ستارگان جرمی از این هم کمتر داشته اند، تنها چند ده برابر جرم خورشید.»

شبیه سازی دانشمندان نشان می دهد که ماده ی موجود در اطراف ستارگان در حال تشکیل، دمایش از آنچه پیشتر تصور می شد بالاتر می رود، به اندازه ی 50,000 درجه ی کلوین (90,000 درجه ی فارنهایت)، یا 8.5 برابر دمای سطح خورشید. گازی که تا این اندازه داغ شود، به جای آن که فشرده شده و جذب ستاره ی در حال شکل گیری شود، منبسط شده و از نیروی گرانش ستاره می گریزد. این بدان معناست که این ستارگان زودتر از آنچه تصور می شد از رشد باز می ایستادند و در نتیجه جرم پایانیشان هم کمتر می شد.

هارولد یورک، اخترشناسی از JPL و یکی از نویسندگان این پژوهش می گوید: «این قطعن برخی را شگفت زده خواهد ساخت. آنچه تاکنون دانش استاندارد ما می گفت این بود که ستارگان آغازین می بایست بسیار بسیار بزرگ بوده باشند.»

این نتایج همچنین به یک معما درباره ی نخستین انفجارهای ستاره ای یا به اصطلاح، ابرنواختر نیز پاسخ می دهند. هنگامی که ستارگان سنگین در پایان عمر خود منفجر می شوند، موادی تشکیل شده از عنصرهای سنگین تر را به فضا می فرستند. اگر ستارگان نخستین، آنچنان که زمانی تصور می شد، ستارگانی هیولا بودند، می بایست نشانه ای از الگوی ویژه ی این عناصر در موادی که ستارگان نسل های بعدی را ساختند به جا می گذاشتند. ولی اخترشناسان هر چه در ستارگان پیر گشتند نتوانستند چنین نشانه ای را بیابند. به نظر می رسد پاسخ این باشد که اصلن چنین موادی نباید هم در این ستارگان پیدا شوند. چرا که نخستین ستارگان به آن بزرگی که پیش از این پنداشته می شد نبوده اند و انفجارهایشان از گونه ی همین انفجارهای ستاره ای که امروزه می بینیم بوده است.

یورک می گوید: من اطمینان دارم درباره ی این دوران هیجان انگیز تاریخ کیهان، شگفتی های بیشتری وجود دارد. تلسکوپ در دست ساخت جیمز وب ناسا ابزاری ارزشمند برای مشاهده ی این روزگار پیدایش نخستین ستارگان و کهکشان ها خواهد بود.»

واژه نامه:
simulation - NASA - Jet Propulsion Laboratory - sun - solar mass - Takashi Hosokawa - JPL - Gravity - normal star - carbon - heavy element - hydrogen - helium - Harold Yorke - supernova - James Webb Space Telescope

منبع: nasa

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه