کشف شواهدی از اولین ستاره‌های کیهان

گروه علمی: اولین ستاره کیهان کدام است؟ اولین ستاره کیهان چه زمانی شکل گرفت؟ این‌ها سوالاتی اساسی درباره کیهان ماست که به نظر می‌رسد هیچگاه نتوانیم برای آن پاسخی بیابیم. اما یک دستاورد جدید علمی گویا می‌خواهد پرده از این راز بزرگ هستی بردارد و شواهدی در خصوص نخستین ستاره کیهان به ما بدهد.

دانشمندان می‌گویند اولین ستارگان ممکن است زمانی پدیدار شده باشند که کیهان تنها ۱۰۰ میلیون سال سن داشته است، یا به عبارت دیگر کمتر از ۱ درصد سن کنونی خود را داشت. اکنون یک تیم بین المللی متشکل از محققان ژاپنی، استرالیایی و ایالات متحده با تجزیه و تحلیل نور پدیدار شده از ابر‌های اطراف یک اختروش دوردست، ترکیب خاصی از عناصر سنگین را در آن شناسایی کردند که تنها می‌تواند از یک منبع آمده باشد؛ ابرنواختر عظیم یک ستاره اولیه. دانشمندان فکر می‌کنند که اولین ستاره‌ها فوق العاده داغ، درخشان و پرجرم بوده اند، شاید صد‌ها برابر جرم خورشید ما. با این حال، ستارگان اولیه از عناصری سبکتر از لیتیوم تشکیل شده بودند، زیرا در آن زمان، تنها مواد موجود در کیهان هیدروژن، هلیوم و کمی لیتیوم بودند که در گاز‌های اولیه به جا مانده از انفجار بزرگ یافت می‌شدند. برای همین دانشمندان آن‌ها را ستاره‌های نسل سوم نامگذاری کرده اند.

این ستارگان اولیه احتمالاً زندگی خود را با بجا گذاشتن ابرنواختر‌های جفت ناپایدار به پایان رسانده اند، زیرا از لحاظ نظری ایجاد چنین ابرنواختر‌هایی تنها در این ستارگان عظیمی امکان پذیر است.بر خلاف دیگر ابرنواخترها، این نوع هیچ بقایای ستاره‌ای مانند یک ستاره نوترونی یا سیاه چاله باقی نمی‌گذارد، و فقط یک ابر در حال انبساط که ناشی از یک انفجار بزرگ است برجای می‌گذارد.

این انفجار ممکن است فضای بین ستاره‌ای باستانی را با عناصر سنگینی که برای شکل‌گیری جهان‌های صخره‌ای مانند جهان ما مورد نیاز است، آماده کرده باشد و بنابراین زندگی را آن‌طور که می‌شناسیم، ممکن کرده باشد.
با این حال، برای ستاره شناسان روی زمین که اکنون امیدوارند در مورد ستارگان نسل III را شناسایی کنند، نور ناشی از آن انفجار‌های بزرگ باستانی در دوردست‌ها محو شده و چیزی بیش از یک ابر پراکنده حاوی ترکیب پیچیده‌ای از عناصر باقی نمانده است.

دانشمندان با استفاده از همین مقدمات به دنبال نشانه‌هایی از این ابر‌های باستانی می‌گردند تا مگر اینکه شواهدی از اولین ستاره‌های کیهان را بیابند. برای این منظور تیم تحقیق بین المللی با استفاده از طیف‌نگار مادون قرمز نزدیک، یکی از دوردست‌ترین اختروش‌های شناخته شده کیهان را مورد مطالعه قرار دادند.محققان خاطرنشان می‌کنند که نور این اختروش ۱۳.۱ میلیارد سال قبل از رسیدن به زمین در فضا در حال عبور بوده است، که به این معنی است که ما اختروش را همانطور که در زمانی که کیهان تنها ۷۰۰ میلیون سال سن داشت، می‌بینیم.

طیف‌نگار ابزاری است که نور ورودی را، در این مورد از یک جرم آسمانی، به طول موج‌های تشکیل‌دهنده آن می‌گیرد و تقسیم می‌کند. این امر می‌تواند نشان دهد که کدام عناصر در یک شیء دور وجود دارد. نویسندگان اشاره می‌کنند که روشنایی خطوط در طیف‌های نجومی می‌تواند به عواملی غیر از فراوانی یک عنصر وابسته باشد، که ممکن است تلاش‌ها برای شناسایی عناصر خاص را پیچیده کند.

با این حال، دو تن از نویسندگان این مطالعه - اخترشناسان یوزورو یوشی و هیرواکی سامشیما، هر دو از دانشگاه توکیو - قبلاً ترفندی برای حل این مشکل ایجاد کرده بودند. روش آنها، که شامل استفاده از شدت طول موج برای تخمین شیوع عناصر است، به تیم تحقیقاتی اجازه داد تا ترکیب ابر‌های اطراف این اختروش را تجزیه و تحلیل کنند.
این تجزیه و تحلیل وجود نسبت عجیبی از منیزیم به آهن در ابر‌ها را نشان داد که در مقایسه با خورشید ما ۱۰ برابر آهن بیشتری نسبت به منیزیم داشت. به گفته محققان، این یک سرنخ بود که نشان می‌دهد این ماده از انفجار فاجعه‌بار یک ستاره اولیه است.

یوزورو یوشی، اخترشناس دانشگاه توکیو، می‌گوید: «برای من بدیهی بود که نامزد ابرنواختری برای این کار، یک ابرنواختر ناپایدار جفتی از یک ستاره نسل III است که در آن کل ستاره بدون برجای گذاشتن هیچ باقیمانده‌ای منفجر شده.»این دانشمندان می‌گویند؛ اکنون ما نخستین شواهد از اولین ستاره‌های کیهان را با قطعیت قابل توجهی شناسایی کردیم. آن‌ها اشاره می‌کنند که این دستاورد می‌تواند مقدمه‌ای برای یافتن شواهدی دیگر از نقاط مختلف از جمله کهکشان خود ما باشد. نتایج این تحقیق در نشریه Astrophysical به چاپ رسیده است.