ردپای نخستین ستارههای جهان بالاخره پیدا شد!
دانشمندان به کمک ابزارهای پیشرفته تلسکوپ فضایی جیمز وب موفق به شناسایی ردپای نخستین ستارههای جهان شدهاند.
دههها بود که دانشمندان برای درک نخستین ستارگان جهان، تنها به مدلهای نظری تکیه داشتند. این ستارگان به جمعیت سوم مشهور شده و تصور میشود نخستین ستارگان نورانی کیهان بودهاند.
اکنون، مشاهدات تلسکوپ فضایی جیمز وب روزنهای واقعی به این گذشته دور گشوده است. دادههای جدید نشان میدهد که این ستارگان اولیه احتمالا در قالب خوشههایی پیرامون یک جرم کوچک همدم شکل گرفتهاند. این جرم حدود ۴۰۰ میلیون سال پس از مهبانگ پدید آمده است.
این کشف میتواند یکی از قویترین نشانهها از وجود واقعی این ستارگان باستانی باشد و درک ما از آغاز روشن شدن جهان را دگرگون کند. این کشف در دو پژوهش مکمل مطرح شده که به صورت پیشچاپ در arXiv منتشر شدهاند. یکی از آنها به رهبری روبرتو مایولینو از دانشگاه کمبریج و دیگری به سرپرستی الکا روستا از دانشگاه فلورانس است.
اگر این نتایج در بررسیهای بعدی تأیید شوند، میتوانند برای نخستین بار نگاهی مستقیم به شرایط اولیه کیهان در اختیار ما بگذارند و اطلاعات جذابی از دورانی که در آن نخستین ستارگان شکل گرفتند و با نور و مادهی خود، پایههای ساختارهای بعدی جهان – از کهکشانها گرفته تا عناصر شیمیایی – را بنا نهادند، به همراه داشته باشند.
آغازگران کیهان
نخستین ستارگان کیهان که به جمعیت سوم شناخته میشوند، در جهانی شکل گرفتند که هنوز از عناصر سنگین خبری نبود. این جهان تقریبا تنها از هیدروژن و هلیوم ساخته شده بود. برخلاف ستارگان امروزی، این اجرام اولیه به طرز شگفت انگیزی پرجرم و فوقالعاده داغ بودند و عمرشان نیز بسیار کوتاه و در حد چند میلیون سال بود که در مقیاس کیهانی چیزی جز یک چشم برهمزدن ساده نیست.
اما همین عمر کوتاه، نقشی سرنوشتساز داشت. این ستارگان در پایان زندگی خود با انفجارهایی مهیب به نام ابرنواختر از هم میپاشیدند و برای نخستین مرتبه عناصر سنگینتر را در جهان پراکنده میکردند. در واقع، آنها بذرهای شیمیایی جهان امروز را کاشتند و راه را برای شکلگیری نسلهای بعدی ستارگان، سیارات و در نهایت، خود ما هموار کردند.
در سال ۲۰۲۴، روبرتو مایولینو و تیمش هنگام بررسی هاله کهکشان GN-z11 که یکی از درخشانترین اجرام شناخته شده در کیهان آغازین به شمار میرود با نشانهای غیرمنتظره روبهرو شدند. با بهرهگیری از ابزار پیشرفته NIRSpec-IFU روی تلسکوپ فضایی جیمز وب، آنها موفق شدند ردی بسیار ضعیف اما معنادار از تابش را شناسایی کنند.
این سیگنال از یک جرم کوچک همدم به نام Hebe companion object میآمد، جرمی که در فاصلهای نسبتا نزدیک، حدود سه کیلوپارسک از کهکشان اصلی قرار دارد. این کشف، سرنخی مهم از فرآیندهای پنهان در دل جهان اولیه به دست میدهد و میتواند به درک بهتر تولد نخستین ساختارهای کیهانی کمک کند.
خط طیفی شناسایی شده، دقیقا با امضای هلیوم دو بار یونیده شده همخوانی داشت و این حالت تنها در حضور تابشهایی فوق العاده پرانرژی رخ میدهد. پس از آن نشانههایی از عناصر سنگین در طیف قرار گرفت و تصویر واضحتری به دست داد. محتملترین توضیح، حضور ستارگان جمعیت سوم بود، همان ستارگان نخستین و افسانهای که تاکنون هیچگاه به طور مستقیم رویت نشدهاند. این نتیجهگیری، گرچه هنوز نیازمند تأیید است، اما یکی از قویترین شواهد غیرمستقیم از وجود این ستارگان باستانی را ارائه میدهد.
نگاهی دقیقتر
با بهرهگیری از توان تفکیک بالاتر ابزار NIRSpec-IFU، تیم مایولینو موفق شد تأیید کند که سیگنال هلیوم مشاهده شده واقعی است و همچنین آن را به دو جزء مجزا تفکیک کند که نشانهای از ساختار پیچیدهتر منبع این تابش است. در مطالعهای مستقل، تیم الکا روستا نیز از همان ناحیه یک خط گسیلی هیدروژن را شناسایی کرد که به عنوان تأییدیهای مستقل برای این تفسیر عمل میکند. نکته مهم این است که در هیچ یک از این دو پژوهش، اثری از عناصر سنگینتر در طیفها دیده نشد و همین موضوع با فرض وجود ستارگان اولیه و دست نخورده کیهان همخوانی دارد.
با بهرهگیری از مدلسازی نظری، تیم روستا توانست از نسبت هلیوم به هیدروژن اندازهگیری شده در جرم Hebe companion object برای محدود کردن جرم نخستین نسل ستارگان استفاده کند. نتایج تحلیل آنها نشان میدهد که توزیع جرم این ستارگان احتمالا سنگین بوده و این یعنی بخش عمدهای از آنها در بازهای بین حدود ۱۰ تا ۱۰۰ برابر جرم خورشید قرار داشتهاند.
این نتیجه با پیشبینیهای نظری در یک راستا قرار دارد که نخستین ستارگان را اجرامی بسیار داغ، پرجرم و با عمر کوتاه توصیف میکنند. این ستارگان در جهانی شکل گرفتند که هنوز از عناصر سنگین تهی بود و تنها از هیدروژن و هلیوم اولیه ساخته شده بود.
گرچه برای شناخت دقیقتر از زندگی و ویژگیهای این ستارگان باستانی به مشاهدات بسیار بیشتری نیاز خواهد بود، اما این نتایج مستقل در کنار هم، از روشنترین شواهدی هستند که تاکنون بر وجود واقعی آنها دلالت دارند. با ادامه این مسیر پژوهشی و تکیه بر این یافتهها، اخترشناسان میتوانند در آیندهای نزدیک به درک عمیقتری از منشأ ساختارهایی برسند که امروزه معماری کیهان را شکل دادهاند.
منبع: خبرآنلاین
