قد تفسر نفاثات المستعرات الأعظمية النجوم القديمة الغنية بالعناصر الثقيلة

ربما يكون الباحثون في معهد نيلز بور قد تمكنوا من حل لغز حول النجوم القديمة لمجرة درب التبانة الخارجية. هذه النجوم غنية بشكل غير طبيعي بالعناصر الثقيلة مثل الذهب والبلاتين واليورانيوم - وهي عناصر ثقيلة تُرى عادةً في الأجيال اللاحقة من النجوم. يعتقد الباحثون أن العناصر الثقيلة في هذه النجوم القديمة جدًا نشأت في النفثات المتفجرة للمستعرات الأعظمية. ربما تكون نفاثات المستعرات الأعظمية قد أثرت السحب الغازية بالعناصر الثقيلة التي شكلت فيما بعد هذه النجوم.


NGC 4594 ، مجرة ​​حلزونية على شكل قرص تضم حوالي 200 مليار نجم. مجرة درب التبانة عبارة عن مجرة ​​حلزونية ، مثل NGC 4594. فوق وتحت مستوى المجرة لكل من NGC 4594 ودرب التبانة ، توجد هالة تضم نجومًا أقدم يعود تاريخها إلى طفولة المجرة منذ مليارات السنين. من حيث المبدأ ، يجب أن تكون جميع نجوم الهالة بدائية وفقيرة في العناصر الثقيلة مثل الذهب والبلاتين واليورانيوم. لكنهم ليسوا كذلك. يظهر بحث جديد أن التفسير قد يكمن في النفثات العنيفة من النجوم العملاقة المتفجرة. حقوق الصورة: ESO

لاحظ فريق البحث 17 نجمًا في السماء الشمالية باستخدام تلسكوبات المرصد الأوروبي الجنوبي (ESO) ومع التلسكوب البصري الاسكندنافي (NOT). نتائجدراسةتم نشرها فيرسائل مجلة الفيزياء الفلكيةفي 14 نوفمبر 2011.


النجوم السبعة عشر التي شملتها الدراسة هي نجوم صغيرة وخفيفة تعيش لفترة أطول من النجوم الكبيرة الضخمة. إنهم لا يحرقون الهيدروجين لفترة أطول ولكنهم يتضخمون إلى عمالقة حمراء ستبرد فيما بعد وتصبح أقزامًا بيضاء. تُظهر هذه الصورة CS31082-001. عبر معهد نيلز بور

بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم ، يُعتقد أن الكون قد هيمنت عليه المادة المظلمة الغامضة جنبًا إلى جنب مع عنصري الضوء ، الهيدروجين والهيليوم. عندما تجمعت المادة المظلمة والغازات المكونة من الهيدروجين والهيليوم معًا عبر جاذبيتهما ، شكلوا النجوم الأولى.

في المناطق الداخلية الحارقة لهذه النجوم ، شكل الاندماج الحراري النووي للهيدروجين والهيليوم أول عناصر أثقل مثل الكربون والنيتروجين والأكسجين. عملية الاندماج هذه هي التي تمكن كل النجوم من التألق ، وتراكم العناصر الأثقل من العناصر الأخف وزناً هو ما يعطينا مجموعة متنوعة من المواد من حولنا على الأرض وفي الفضاء اليوم. في غضون بضع مئات من ملايين السنين من ولادة الكون ، يُعتقد أن جميع العناصر المعروفة قد تشكلت - ولكن بكميات دقيقة فقط. وبالتالي يجب أن تحتوي النجوم الأولى على جزء من الألف من العناصر الثقيلة التي نراها اليوم في نجوم الجيل اللاحق ، مثل شمسنا.

في كل مرة يحترق نجم ضخم ويموت في انفجار عنيف يُعرف باسم المستعر الأعظم ، فإنه يقذف عناصر ثقيلة مشكلة حديثًا إلى الفضاء. تصبح العناصر الثقيلة جزءًا من سحب هائلة من الغاز ، والتي تتقلص في النهاية وتنهار في النهاية لتشكل نجومًا جديدة. بهذه الطريقة ، تصبح الأجيال الجديدة من النجوم أكثر ثراءً في العناصر الثقيلة.




مجرتنا درب التبانة ، من الداخل. حقوق الصورة: ستيف جورفتسون

لذلك من المدهش أن نجد نجومًا من الكون المبكر غنية نسبيًا بأثقل العناصر. لكنهم موجودون - حتى في مجرتنا ، درب التبانة.

قالت تيريز هانسن ، من معهد نيلز بور بجامعة كوبنهاغن:

في الأجزاء الخارجية من مجرة ​​درب التبانة توجد 'أحافير نجمية' قديمة من طفولة مجرتنا. تقع هذه النجوم القديمة في هالة فوق وتحت القرص المسطح للمجرة. في نسبة صغيرة - حوالي 1-2 بالمائة من هذه النجوم البدائية - تجد كميات غير طبيعية من أثقل العناصر بالنسبة للحديد والعناصر الثقيلة 'العادية' الأخرى.


قال هانسن إن هناك نظريتين يمكن أن تفسرا الجرعة الزائدة من العناصر الثقيلة للنجوم الأوائل. إحدى النظريات هي أن هذه النجوم كلها أنظمة نجمية ثنائية قريبة حيث انفجر نجم واحد على شكل مستعر أعظم وغطى نجمه المصاحب بطبقة رقيقة من الذهب والبلاتين واليورانيوم المصنوع حديثًا وما إلى ذلك.

النظرية الأخرى هي أن المستعرات الأعظمية المبكرة يمكن أن تطلق العناصر الثقيلة في نفاثات في اتجاهات مختلفة ، لذلك سيتم بناء هذه العناصر في بعض السحب الغازية المنتشرة التي شكلت بعض النجوم التي نراها اليوم في هالة المجرة.

قالت:

أظهرت ملاحظاتي عن حركات النجوم أن الغالبية العظمى من النجوم ال 17 الغنية بالعناصر الثقيلة هي في الحقيقة منفردة. ثلاثة فقط (20 في المائة) تنتمي إلى أنظمة النجوم الثنائية. هذا طبيعي تماما. 20 في المائة من جميع النجوم تنتمي إلى أنظمة النجوم الثنائية. لذا فإن نظرية النجم المجاور المطلي بالذهب لا يمكن أن تكون التفسير العام. لذلك يجب أن يكون السبب في أن بعض النجوم القديمة أصبحت غنية بشكل غير طبيعي بالعناصر الثقيلة هو أن انفجار المستعرات الأعظمية أرسل نفاثات إلى الفضاء. في انفجار المستعر الأعظم تتشكل العناصر الثقيلة مثل الذهب والبلاتين واليورانيوم ، وعندما تصطدم النفاثات بسحب الغاز المحيطة ، سيتم تخصيبها بالعناصر وتشكيل النجوم الغنية بالعناصر الثقيلة بشكل لا يصدق.


الخلاصة: نشرت دراسة من معهد نيلز بور فيرسائل مجلة الفيزياء الفلكيةفي 14 نوفمبر 2011 ، كشف النقاب عن أن النجوم القديمة في الهالة الخارجية لمجرتنا درب التبانة - الغنية بشكل غير طبيعي بالعناصر الثقيلة مثل الذهب والبلاتين واليورانيوم - ربما تكون قد نتجت عن نفاثات المتفجرات من المستعرات الأعظمية. في هذا السيناريو ، من شأن نفاثات المستعرات الأعظمية أن تثري السحب الغازية بعناصر ثقيلة شكلت فيما بعد هذه النجوم.

اقرأ المزيد في معهد نيلز بور

انفجار مستعر أعظم قوي بالقرب من الأرض نسبيًا

خلق درب التبانة