يكتشف علماء الفلك ما يمكن أن يكون أحد أقدم النجوم في الكون المعروف

يبدو أن نجمًا عملاقًا أحمر على بعد 16000 سنة ضوئية هو عضو حسن النية في الجيل الثاني من النجوم في الكون.

وفقًا لتحليل وفرة المواد الكيميائية ، يبدو أنه يحتوي على عناصر تم إنتاجها في حياة وموت نجم واحد فقط من الجيل الأول. لذلك ، بمساعدتها ، قد نجد حتى الجيل الأول من النجوم التي ولدت على الإطلاق – ولم يتم اكتشاف أي منها بعد.

بالإضافة إلى ذلك ، أجرى الباحثون تحليلهم باستخدام القياس الضوئي ، وهي تقنية تقيس شدة الضوء ، وبالتالي تقدم طريقة جديدة للعثور على مثل هذه الأشياء القديمة.

“لقد أبلغنا عن اكتشاف SPLUS J210428.01−004934.2 (يشار إليه فيما بعد بـ SPLUS J2104−0049) ، وهو نجم فقير للغاية تم اختياره من قياسه الضوئي ضيق النطاق S-PLUS وأكده التحليل الطيفي متوسط ​​وعالي الدقة ،” كتب الباحثون في ورقتهم.

“ملاحظات إثبات المفهوم هذه هي جزء من جهد مستمر لتأكيد طيفيًا مرشحين منخفضي الفلزية تم تحديدهم من قياس ضوئي ضيق النطاق.”

على الرغم من أننا نشعر بأن لدينا فهمًا جيدًا لكيفية نمو الكون من الانفجار العظيم إلى المجد المرصع بالنجوم الذي نعرفه ونحبه اليوم ، تظل النجوم الأولى التي تضيء أنوارها الوامضة في الظلام البدائي ، والمعروفة باسم نجوم السكان الثالث ، شيئًا من الغموض.

تعطينا عمليات تشكيل النجوم الحالية بعض الأدلة حول كيفية تماسك هذه النجوم المبكرة ، ولكن حتى نعثر عليها ، فإننا نبني فهمنا على معلومات غير كاملة.

أحد مسارات فتات الخبز هو نجوم السكان 2 – الأجيال القليلة التالية بعد السكان الثالث. من بين هؤلاء ، ربما يكون الجيل الذي يلي فورًا السكان الثالث هو الأكثر إثارة ، حيث أنهم الأقرب في تكوينه إلى السكان الثالث.

يمكننا التعرف عليها من خلال وفرتها المنخفضة للغاية من العناصر مثل الكربون والحديد والأكسجين والمغنيسيوم والليثيوم ، والتي يتم اكتشافها من خلال تحليل طيف الضوء المنبعث من النجم ، والذي يحتوي على البصمات الكيميائية للعناصر الموجودة فيه.

هذا لأنه ، قبل ظهور النجوم ، لم تكن هناك عناصر ثقيلة – كان الكون نوعًا من الحساء الغائم من الهيدروجين والهيليوم في الغالب. عندما تشكلت النجوم الأولى ، كان هذا هو ما كان يجب أن تتكون منها أيضًا – من خلال عملية الاندماج الحراري النووي في نواتها تشكلت العناصر الأثقل.

أولاً ، يتم دمج الهيدروجين في الهيليوم ، ثم الهيليوم في الكربون ، وهكذا وصولاً إلى الحديد ، اعتمادًا على كتلة النجم (أصغرها لا تملك طاقة كافية لدمج الهيليوم في الكربون ، وإنهاء حياتها عندما يصلون إلى هذه النقطة). حتى أضخم النجوم ليس لديها طاقة كافية لصهر الحديد. عندما يكون قلبها من الحديد بالكامل ، فإنها تتحول إلى مستعر أعظم.

هذه الانفجارات الكونية الهائلة تقذف كل تلك المواد المنصهرة إلى الفضاء القريب ؛ بالإضافة إلى ذلك ، فإن الانفجارات نشطة للغاية ، فهي تولد سلسلة من التفاعلات النووية التي تشكل عناصر أثقل ، مثل الذهب والفضة والثوريوم واليورانيوم. تتشكل النجوم الصغيرة بعد ذلك من السحب التي تحتوي على هذه المواد ولديها نسبة معدنية أعلى من النجوم التي جاءت من قبل.

نجوم اليوم – السكان الأول – لديهم أعلى نسبة معدنية. (يعني هذا أنه في النهاية لن تكون هناك نجوم جديدة قادرة على التكون ، منذ إمدادات الهيدروجين في الكون محدودة – الأوقات السعيدة.) والنجوم التي ولدت عندما كان الكون صغيرًا جدًا لها نسبة معدنية منخفضة جدًا ، مع النجوم الأولى المعروفة بالنجوم شديدة الفقر أو نجوم UMP.

تعتبر UMPs هذه النجوم الحسنة النية في المجتمع II ، غنية بمواد من مستعر أعظم سكاني واحد فقط.

باستخدام مسح ضوئي يسمى S-PLUS ، قام فريق من علماء الفلك بقيادة NOIRLab التابع لمؤسسة العلوم الوطنية بتحديد SPLUS J210428-004934 ، وعلى الرغم من أنه لا يحتوي على أدنى درجة معدنية اكتشفناها حتى الآن (هذا الشرف ينتمي إلى الرسائل القصيرة J0313-6708) ، فلديها معدن متوسط ​​لنجم UMP.

كما أنه يحتوي على أقل وفرة للكربون شهده علماء الفلك على الإطلاق في نجم شديد الفقر بالمعادن. قال الباحثون إن هذا يمكن أن يعطينا قيدًا جديدًا مهمًا على نماذج التطور النجمي والنجم السلفي للفلزات المنخفضة جدًا.

لمعرفة كيف يمكن أن يتشكل النجم ، أجروا نمذجة نظرية. ووجدوا أن الوفرة الكيميائية التي لوحظت في SPLUS J210428-004934 ، بما في ذلك الكربون المنخفض والوفرة الأكثر طبيعية لنجوم UMP للعناصر الأخرى ، يمكن إعادة إنتاجها بشكل أفضل من خلال مستعر أعظم عالي الطاقة لنجم واحد من النجوم III 29.5 ضعف كتلة الشمس .

ومع ذلك ، فإن النوبات الأقرب من النمذجة لا تزال غير قادرة على إنتاج ما يكفي من السيليكون لتكرار SPLUS J210428-004934 بالضبط. وأوصوا بالبحث عن المزيد من النجوم القديمة ذات الخصائص الكيميائية المتشابهة لمحاولة حل هذا التناقض الغريب.

“ستعمل نجوم UMP الإضافية التي تم تحديدها من قياس الضوء S-PLUS بشكل كبير على تحسين فهمنا لنجوم Pop III وتمكين إمكانية العثور على نجم منخفض الكتلة خالٍ من المعادن لا يزال يعيش في مجرتنا اليوم ،” كتب الباحثون.

تم نشر ورقتهم في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.