کشف خوشه ستاره‌ای بی‌اندازه کم‌خونی که نظریه‌ها را به چالش می‌کشد

خوشه‌ی کروی آربی‌سی ئی‌ایکس‌تی۸ در مداری در کناره‌های کهکشان زن در زنجیر (آندرومدا)، ۲.۵ میلیون سال نوری دور از زمین جای دارد

در یافته‌ای شگفت‌انگیز، اخترشناسان با بهره از دو رصدخانه‌ی موناکی -دبلیو.ام کک و تلسکوپ کانادا-فرانسه-هاوایی (سی‌اف‌اچ‌تی)- یک خوشه‌ی ستاره‌ای کروی را در کهکشان زن در زنجیر (آندرومدا) یافته‌اند که رکورد کمترین محتوای فلز را شکسته.

ستارگان این خوشه، که آربی‌سی ئی‌ایکس‌تی۸ نامیده می‌شود، به طور میانگین ۸۰۰ برابر کمتر از خورشید آهن دارند و سه برابر کم-آهن‌تر از رکورددار پیشینِ خوشه‌های کروی هستند. آربی‌سی ئی‌ایکس‌تی۸ همچنین بی‌اندازه کمبود منیزیم دارد.

این پژوهش به رهبری سورن لارسن از دانشگاه رادبودهلند انجام شده و گزارش آن در نشریه‌ی ساینس منتشر شده است.

آرون رومانفسکی، اخترشناس رصدخانه‌های دانشگاه کالیفرنیا و یکی از نویسندگان این پژوهش می‌گوید: «من شگفت‌زده شدم از این که این خوشه‌ی ستاره‌ای درست جلوی چشممان بود، یکی از درخشان‌ترین خوشه‌ها در کهکشان آندرومدا و شناخته شده از چند دهه پیش، با این وجود هیچ کس تاکنون به بررسی دقیق آن نپرداخته بود.»

وی می‌افزاید: «این خوشه نشان می‌دهد که کیهان هنوز چه شگفتی‌های یافته نشده‌ای در خود دارد. همچنین به ما یادآوری می‌کند که پنداشت‌هایمان را بررسی کنیم - برای نمونه در این مورد، گمان می‌رفت که شمار خوشه‌هایی که تاکنون بررسی کرده‌ا‌یم به اندازه‌ی کافی بوده که بفهمیم تا چه اندازه می‌توانند کم‌خون باشند.»

یک خوشه‌ی کروی  توده‌ی بزرگ و فشرده‌ای از هزاران تا میلیون‌ها ستاره است که با هم مانند یک جرم یکپارچه در کهکشان حرکت می‌کنند. اخترشناسان تاکنون می‌پنداشتند خوشه‌های کرویِ بزرگ باید دربردارنده‌ی میزان چشمگیری عنصر سنگین باشند.

هیدروژن و هلیوم دو عنصر اصلی هستند که پس از مهبانگ (انفجار بزرگ) ساخته شدند. عنصرهای سنگین‌تر مانند آهن و منیزیم بعدها پدید آمدند. یافتن خوشه‌ی کروی بزرگی مانند آربی‌سی ئی‌ایکس‌تی۸ که بی‌اندازه تهی از فلز است مدل‌های کنونیِ پیدایش را با چالش روبرو می‌کند، و برخی از نظریه‌های ما درباره‌ی پیدایش ستارگان و کهکشان‌ها در جوانیِ کیهان را به پرسش می‌کشد.

یافتن آربی‌سی ئی‌ایکس‌تر۸ نظریه‌های ما در این باره که
خوشه‌های ستاره‌ای کروی نمی‌توانند با چنین فلزیگی‌های
اندکی پدید بیایند را به چالش می‌کشد

لارسن میگوید: «این کشف به ما نشان می‌دهد که خوشه‌های کروی بزرگ در روزگار آغازین کیهان می‌توانستند از گازهایی با درصد بسیار ناچیزِ عنصرهایی به جز هیدروژن و هلیوم هم ساخته شوند. این مایه‌ی شگفتی است زیرا گمان می‌رفت چنین گازهای بکر و دست نخورده‌ای در توده‌هایی بسیار کوچک‌تر از آن بوده‌اند که بتوانند چنین خوشه‌های ستاره‌ای بزرگی را بسازند.»

جین برودی، یکی دیگر از نویسندگان پژوهش از مرکز اخترفیزیک و ابررایانش دانشگاه سوینبرن می‌گوید: «این کشفی هیجان‌انگیز است زیرا زیربنای بسیاری از پنداشت‌های ما درباره‌ی چگونگی پیدایش این خوشه‌های بسیار پیر در آغاز کیهان نظریه‌ی "کفِ فلزیگی" (metallicity floor) برای خوشه‌های کروی بوده، نظریه‌ای که می‌گوید این خوشه‌ها باید دربردارنده‌ی یک میزان کمینه‌ای از فلزهای سنگین باشند.»«یافته‌ی ما در تناقض با تصویر استاندارد است و این همیشه سرگرم‌کننده است!»

این پژوهشگران خوشه‌ی آربی‌سی ئی‌ایکس‌تی۸ را در اکتبر ۲۰۱۹ با بهره از طیف‌سنج هایرز (HIRES) در رصدخانه‌ی کک رصد کردند. این خوشه در آغاز در برنامه‌ی این دانشمندان نبود، ولی گروه لارسن چند ساعت کار رصدیِ اضافه داشت و بر آن شد تا تلسکوپ "کک ۱" را روی این خوشه که هیچ گاه محتوای ستاره‌ایش بررسی دقیق نشده بود تنظیم کند. آنها رصدهایی طیفی انجام دادند تا محتوای فلزی آربی‌سی ئی‌ایکس‌تی۸ را تعیین کنند و از سه تصویر در بایگانی تلسکوپ سی‌اچ‌اف‌تی بهره جستند تا بزرگی‌اش را اندازه گرفته و جرمش را برآورد کنند. یافته‌ی چشمگیر آنها یک شگفتی کامل بود.

برودی می‌گوید: «انجام یک بررسی دقیق از همنهش شیمیایی خوشه‌های کروی در کهکشان آندرومدا که در نیمکره‌ی شمالیِ آسمانست از دیدِ رصدی کار دشواری‌ست. توانمندی طیف‌سنج هایرز در رصدخانه‌ی کک به گونه‌ی بی‌مانندی برای پاسخگویی به این چالش مناسب است.»

پژوهشگران امیدوارند در آینده شمار بیشتری از این خوشه‌های کروی "کم-فلز" بیابند و گره از راز پیدایش آنها بگشایند.

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

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:
telegram.me/onestar_in_sevenskies
twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:
 Maunakea - W. M. Keck Observatory - Canada-France-Hawaii Telescope - CFHT - globular star cluster - Andromeda Galaxy - metal - star - RBC EXT8 - iron - Sun - magnesium - Søren Larsen - Radboud University - Netherlands - Science - Aaron Romanowsky - University of California Observatories - UCO - element - Hydrogen - helium - Big Bang - metallicity floor - Jean Brodie - Centre for Astrophysics and Supercomputing - Swinburne University - HIRES - Keck I - spectroscopic - Northern Hemisphere

منبع: رصدخانه ی دبلیو.ام. کک
برگردان: یک ستاره در هفت آسمان