همزادان کيهاني، نگاهي به چگونگي تشکيل نخستين ستارگان، اعتماد

راشل کارتلند - ترجمه؛ مهيار غلامپور

دانشمندان بر اساس نتايج يک پژوهش تازه مدعي شدند به احتمال بسيار بخش زيادي از اولين ستارگان جهان دوتايي بودند. از آنجا که به احتمال زياد هر کدام از اين ستاره ها در مجموعه دوتايي، از يک ستاره واحد تشکيل شده از همان مواد اوليه کوچک تر است، شايد بتوان دريافت که چرا دانشمندان تاکنون نتوانسته اند شواهدي از فرآيندهاي احتمالي روي داده در ستارگان بسيار بزرگ در ابتداي جهان را پيدا کنند. همچنين اين گزارش ممکن است به اين معني باشد که شايد بتوان اين جفت ستارگان را با امواج گرانشي گسيل شده در پايان زندگي شان آشکار ساخت. اطلاعات چنداني درباره اولين ستارگان جهان در دست نيست. از آنجا که نور اين ستارگان ميلياردها سال طول مي کشد تا به زمين برسد، ديدن آنها با استفاده از تلسکوپ ها و جست وجوي اجرامي که بسيار دور هستند، به لحاظ نظري ممکن است، اما تلسکوپ هاي امروزي آنقدر قوي نيست که بتواند اجسام محو و کم نور را آشکار کند. شبيه سازي هاي کامپيوتري بيانگر آن است که نوع سوم ستارگان (که از آنها با عنوان فانوس هاي باستاني ياد مي شود) به طرزي غيرعادي پرجرم هستند و جرم شان 30 تا 300 برابر خورشيد است، اما جرم متوسط ستارگان راه شيري تا 8/0 برابر خورشيد است.

ابرهاي اوليه

اما شبيه سازي ها تاکنون نتوانسته است پديده يي را که معمولاً همه جا ديده مي شود (يعني زوج ستارگان) توليد کند. متيوتارک از موسسه اخترفيزيک ذرات و کيهان شناسي کاولي در منلوپارک کاليفرنيا در اين باره مي گويد؛ «تشکيل ستاره هاي چندتايي به عنوان مکانيسمي براي تشکيل اولين ستارگان جهان ارائه شده است، اما اين اولين بار است که ما چنين حالتي را در يک وضعيت کيهان شناختي واقع گرايانه شاهديم.»

تارک و همکارانش وضعيت جهان را در 20 ميليون سال پس از انفجار بزرگ شبيه سازي کردند. در آن زمان جهان به شکل شوربايي بود که بيشتر آن از گاز هليم و هيدروژن ساخته شده است. آنها براي انجام اين پژوهش پنج شبيه سازي مختلف انجام دادند که در هر کدام از اين شبيه سازي ها، وضعيت توزيع گاز تا حدودي متفاوت از ديگر شبيه سازي ها بود. اين شبيه سازي ها، آنچه را که طي 190 ميليون سال پس از انفجار بزرگ روي داد، مدل سازي کرد. اين مدت زمان کافي است تا گازها سرد و در اثر گرانش گرد هم جمع شده و هسته چگالي از جنس گاز را به وجود آورند تا در نهايت به صورت ستاره درآيد.

دو از يک

گروه از اينکه در يکي از اين شبيه سازي ها ديد ابر تفکيک شد و دو تا از اين هسته هاي ستاره يي را به وجود آورد، شگفت زده شد. به نظر مي رسد چرخش اين ابر در تجزيه آن نقش داشته باشد، مثل خمير پيتزا که در اثر چرخيدن تکه تکه مي شود. مولکول هاي هيدروژن که در اثر رمبش گرانشي ابر تشکيل شده است نيز به سرد شدن گاز کمک مي کند و باعث مي شود آسان تر دسته دسته شود. شبيه سازي هاي بسيار بيشتري بايد انجام داد تا ويژگي هاي ستارگان معمولي گروه سوم مشخص شود. تارک مي گويد؛درصد ستارگاني که به صورت زوج تشکيل شده اند «به احتمال بسيار کمتر از 50 درصد و بيش از پنج درصد است».اگر درصد زيادي از ستارگان نوع سوم به صورت زوج تشکيل شده باشد، مي تواند نشان دهنده تفاوت عجيبي بين نتيجه شبيه سازي ها و رصدهاي نسل هاي کنوني آن ستارگاني باشد که هم اکنون مي توان در راه شيري يافت. شبيه سازي هاي قبلي بيانگر آن بود که شايد بخش زيادي از ستارگان نوع سوم چنان پرجرم باشند که طي انفجارهاي نامعمولي به نام ابرنواختر تکه تکه شده اند.

طرحي گويا

در ستارگاني که جرم شان 140 تا 260 برابر جرم خورشيد است، به دليل وجود فشار و دماي زياد، امکان تبديل نور به يک زوج ذره (هر کدام شامل الکترون و ضدذره يي يعني پوزيترون) فراهم است. اين موضوع باعث کاهش فشار و در نتيجه ناپايداري ستاره مي شود که در اثر آن ستاره به خاطر وزن خود منقبض مي شود. در نهايت فرآيند شديد واکنش هاي هسته يي آغاز مي شود که باعث تکه تکه شدن ستاره مي شود.

اين واکنش ها همچنين عنصرهايي توليد مي کند که فراواني آنها از طرح خاصي پيروي مي کند. عنصرهايي همانند نيکل که تعداد پروتون هاي آن زوج است، از عنصرهايي با تعداد پروتون فرد بسيار فراوان تر است.

نکته جالب آنکه چنين طرحي در قديمي ترين ستارگان راه شيري ديده نشده در حالي که اين ستارگان از نسل ستارگان نوع سوم هستند و بايد نشاني از ويژگي هاي آنها با خود داشته باشند.

دو ستاره کوچک تر

از آنجا که هر کدام از اين دو ستاره از يک ابر به وجود آمده اند، به احتمال بسيار بايد کم جرم تر از يک ستاره منفرد باشند و احتمالاً هيچ کدام از اين ستاره هاي اين زوج آنقدر پرجرم نيستند که بتوانند انفجارهاي شديد را موجب شوند و طرح هاي مربوط به فراواني عنصرهاي شيميايي را نشان دهند.

برين اوشي از دانشگاه ايالتي ميشيگان که يکي از نويسندگان اين مقاله است، مي گويد؛درک اين نکته که ستارگان نوع سوم مي توانند به صورت زوج پديد آيند «باعث مي شود اين تضاد حل شود که واقعاً جالب توجه است».

والکر بروم از دانشگاه تگزاس در آستين که در اين پژوهش همکاري نمي کرد، مي گويد؛ «اما راه هاي ديگري هم براي پاسخ گفتن به اين پرسش وجود دارد.» وي مي گويد؛دليل اينکه تاکنون چنين طرحي از عنصرهاي شيميايي پيدا نشده است، آن است که در پژوهش هاي کنوني درباره ستارگان راه شيري آن ستارگاني که بايد چنين ويژگي هايي داشته باشند بررسي نمي شوند. در پژوهش هاي فعلي ستارگاني بررسي مي شوند که از لحاظ داشتن عنصرهاي سنگين چندان غني نيستند اما او مي گويد شواهد مربوط به ستاره هاي بسيار پرجرم را بايد در ستارگاني يافت که فراواني چنين عنصرهايي در آنها بيشتر باشد.

پرتاب به اطراف

اگر اين ستارگان به صورت زوج هايي پديد آمده اند که به دور يکديگر مي چرخيدند انتظار مي رود با گذشت زمان به دور همديگر حرکت مارپيچي داشته باشند و امواج گرانشي در فضا- زمان را منتشر کنند. در نهايت آنها بايد در هم فرو روند و فوراني از امواج گرانشي ايجاد کنند که بالاخره روزي بتوان آنها را از زمين آشکار کرد. بروم اضافه مي کند؛ وجود اين زوج هاي ستاره يي تشکيل سياهچاله هاي ابرسنگين (که گمان مي رود در مرکز کهکشان هاي بزرگ موجود باشند) در اثر ادغام سياهچاله هاي کوچک تر را دشوار مي کند. وي مي گويد؛ دليل اين موضوع آن است که هر کدام از ستاره هاي موجود در زوج ستاره يي پس از مرگ مي تواند به يک سياهچاله تبديل شود و يک زوج سياهچاله که در نزديکي يکديگر مي گردند، مي توانند به جاي جذب ديگر سياهچاله ها به سمت خود، آنها را به اطراف پرتاب کنند.

www. NewScientist.com