آیا این ستاره به راستی پیرتر از کیهان است؟

در سال‌های دبیرستان یک چیز را یاد گرفتیم: "همه چیز در مهبانگ (انفجار بزرگ) آفریده شد"... ولی آیا به راستی همه چیز؟ در حقیقت یک جرم آسمانی هست (ستاره‌ی متوشالح یا اچ‌دی ۱۴۰۲۸۳)* که اخترشناسان را درین باره دچار گیجی کرده، زیرا به نظر می‌رسد ۱۴.۵ میلیارد سال از عمرش می‌گذرد، ولی مهبانگ که ۱۳.۸ میلیارد سال پیش رخ داده؟ یعنی ۷۰۰ میلیون سال پیش از مهبانگ پدید آمده؟!

ستاره‌ی اچ‌دی ۱۴۰۲۸۳ یا ستاره‌ی متوشالح- این تصویر در اندازه‌ی بزرگ‌تر (۱.۶ مگ)

اخترشناسان سن یک ستاره را بر پایه‌ی ویژگی‌های فیزیکی‌اش می‌سنجند- دما، تابندگی، و تابش‌مندی. ولی سن یک ستاره به میزان فلز، و جرم آن نیز بستگی دارد. ستارگان پیرتر جرم کمتر و فلزیگی پایین‌تری دارند.

فلز در اخترشناسی به معنای هر عنصری سنگین‌تر از هیدروژن و هلیم است، عنصرهایی که از فرآیند همجوشی در کوره‌ی مرکزی ستارگان ساخته می‌شوند. برخی از کهن‌ترین ستارگان هیچ فلزی در خود نداشتند. ولی پس از مرگ ستارگان، از پسماندهای به جا مانده از آنها ستارگان تازه ساخته می‌شود و "فلزهایی" که ساخته بودند بخشی از پیکره‌ی ستارگان تازه می‌شود.

پس آیا این ستاره می‌خواهد الگوواره‌ی (پارادایم) ما در بررسی کیهان را تغییر دهد؟ شاید نه. بعید است که سن جهان هستی به ۱۴.۵ میلیارد سال برسد. اصلا دانشمندان سن کیهان را چگونه اندازه می‌گیرند؟

یک راه برای این کار، اندازه‌گیری دما و فشار تابش زمینه‌ی ریزموج کیهان است، پس‌تابی که از مهبانگ به جا مانده و از سرتاسر فضا دریافت می‌شود. ثابت هابل یا نرخ گسترش کیهان هم می‌تواند سن یک ستاره را به دانشمندان بدهد.

یک راه دیگر بررسی ستارگان و خوشه‌های ستاره‌ایست. ما می‌دانیم یک ستاره چگونه ساخته می‌شود، همجوشی در هسته‌اش چگونه آغاز می‌شود، سطح بازده یا کارآیی‌اش چقدر است، و سرانجام چگونه می‌میرد. ولی اگر ستاره‌ای در میانسالی باشد، تعیین سن واقعی‌اش دشوار است. شناخت همنهش (ترکیب) آن می‌تواند در این زمینه کمک کند.

برای تعیین سن یک ستاره، سنجش مقدار کربن، اکسیژن، و آهن درونش سودمند است. طیف نور ستارگان خط‌های تیره‌ای دارد که به نام خطوط فرانهوفر شناخته می‌شوند. این خطوط در اثر برهم‌کنش نور ستاره با عنصرهای گوناگون درونش پدید می‌آیند. اخترشناسان با بررسی همین خطوط می‌توانند همنهش بک ستاره را تعیین کنند.

روش‌های دیگری هم هست، از جمله نگاه کردن و بررسی فرآیندهای ستاره‌زایی، پدید آمدن خوشه‌های ستاره‌ای، و پیدایش و فرگشت کهکشان‌ها. بیشتر دانشمندان با در نظر گرفتن همه‌ی این جنبه‌ها با هم، سن کیهان را با دقت + و - ۱۰۰ میلیون سال اندازه گرفتند.

به همین دلیل است که اندازه‌گیری سن ۱۴.۵ میلیارد سال برای ستاره‌ی متوشالح بسیار تکان‌دهنده بود. چندی پیش یک گروه از پژوهشگران این ستاره را یک ارزیابی دوباره کردند، و به سنی رسیدند که می‌گویند با مدل کیهان‌شناختی کنونی سازگاری دارد. در این پژوهش، هاوارد باند از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا به همراه همکارانش با بررسی درخشندگی، فاصله، ساختار، و همنهش آن، سنی تازه برایش به دست آوردند.

متوشالح یک زیرغول با فلزیگی پایین است که دارد به یک غول سرخ تبدیل می‌شود- زمانی که سوخت هیدروژن هسته‌ی یک ستاره به پایان می‌رسد، پف می‌کند و لایه‌های بیرونی‌اش را به فضا پس می‌زند و در پایان آنچه از آن ماند فشرده می‌شود و به یک کوتوله‌ی سفید، و یا در شرایط دیگر، به یک ابرنواختر تبدیل می‌شود.

باند و همکارانش به کمک تلسکوپ هابل و بهره جستن از اصل دیدگشت (اختلاف منظر)، فاصله‌ی این ستاره را با دقت بیشتری اندازه گرفتند. آنها تلاش کردند با سنجش اختلاف میان جایگاه مدار زمین و تلسکوپ هابل، به برآورد دقیق‌تری برای فاصله‌ی متوشالح برسند که رسیدند: ۱۹۰.۱ سال نوری. متوشالح دارد با سرعت خیره‌کننده‌ی ۱.۳ میلیون کیلومتر بر ساعت در فضا جابجا می‌شود و مدار شگفت‌انگیزش در کهکشان به اندازه‌ی کشیده است که در بخشی از آن، وارد هاله‌ی کهکشان می‌شود.

با داشتن فاصله‌ی دقیق‌تر، دانشمندان توانستند درخشندگی آن را اندازه بگیرند، و از این راه به سن آن برسند. باند می‌گوید در سنجش‌هایشان سطحی از بی‌قطعیتی (عدم قطعیت) دارند که می‌تواند این سن را ۸۰۰ میلیون سال بیشتر یا کمتر کند. اگر ۸۰۰ میلیون را از سنش کم کنیم، آن را کمی جوان‌تر از کیهان خواهیم یافت. باند و گروهش تلاش کردند آهنگ سوختن آن را هم اندازه بگیرند که این هم می‌تواند به تعیین سنش کمک کند.

باند و همکارانش برین باورند که نسبت اکسیژن به آهن این ستاره بالاست؛ این هم می‌تواند سن آن را جوان‌تر از برآوردهای آغازین کند. پژوهشگران اطمینان بسیار دارند که سنجش‌های بیشتر سن این ستاره را کمتر خواهد کرد. یافته‌های این پژوهشگران در نشریه‌ی سولار اند استلار آستروفیزیکز منتشر شده است.

--------------------------------------------
* متوشالح نام یکی از شخصیت‌های عهد عتیق است که با عمر ۹۶۹ سال، بیشترین عمر را در میان دیگران داشته است

--------------------------------------------

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:

Big Bang - Methuselah star - HD 140283 - luminosity - radiance - metal - metallicity - fusion - core - Hubble Constant - carbon - oxygen - iron - spectrum - Fraunhofer lines - star formation - star cluster - galaxy - Howard Bond - University of Pennsylvania - subgiant - red giant - hydrogen - white dwarf - supernova - parallax - Earth - Solar and Stellar Astrophysics

منبع: bigthink

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان