قد تشرح طائرات السوبرنوفا النجوم القديمة الغنية بالعناصر الثقيلة

ربما يكون الباحثون في معهد نيلز بور قد حلوا لغزًا حول النجوم القديمة لمجرة درب التبانة الخارجي. هذه النجوم غنية بشكل غير طبيعي بالعناصر الثقيلة مثل الذهب والبلاتين واليورانيوم - وهي عناصر ثقيلة تظهر عادة في الأجيال اللاحقة من النجوم. يعتقد الباحثون أن العناصر الثقيلة في هذه النجوم القديمة نشأت في الطائرات المتفجرة للنجوم المتفجرة. قد يكون لطائرات النجم المتفوق غيوم غازية غنية بالعناصر الثقيلة التي تشكلت فيما بعد هذه النجوم.

NGC 4594 ، مجرة ​​حلزونية الشكل على شكل قرص بها حوالي 200 مليار نجم. درب التبانة مجرة ​​حلزونية ، مثل NGC 4594. فوق وتحت الطائرة المجرة لكلا NGC 4594 وطريق درب التبانة ، هناك هالة تتضمن نجومًا أقدم يرجع تاريخها إلى مليارات طفولة المجرة منذ سنوات. من حيث المبدأ ، يجب أن تكون نجوم الهالة بدائية وضعيفة في العناصر الثقيلة مثل الذهب والبلاتين واليورانيوم. لكنهم ليسوا كذلك. يظهر بحث جديد أن التفسير قد يكمن في نفاثات عنيفة تنفجر عن النجوم العملاقة. صورة الائتمان: ESO

راقب فريق البحث 17 نجمًا في السماء الشمالية مع تلسكوبات المرصد الأوروبي الجنوبي (ESO) ومع تلسكوب الشمال البصري (NOT). تم نشر نتائج الدراسة في The Journal of Astrophysical Journal Letters في 14 نوفمبر 2011.

النجوم الـ 17 في الدراسة عبارة عن نجوم صغيرة وخفيفة تعيش لفترة أطول من النجوم الضخمة الكبيرة. لا يحرقون الهيدروجين لفترة أطول ولكنهم ينتفخون إلى عمالقة حمراء ستبرد فيما بعد وتصبح أقزامًا بيضاء. تظهر هذه الصورة CS31082-001. عبر معهد نيلز بور

بعد فترة وجيزة من الانفجار الكبير ، يُعتقد أن الكون قد سيطرت عليه المادة المظلمة الغامضة إلى جانب العناصر الخفيفة الهيدروجين والهيليوم. عندما تجمعت المادة المظلمة والغازات المكونة من الهيدروجين والهيليوم معًا عبر جاذبيتهم ، شكلوا النجوم الأولى.

في المناطق الداخلية الحارقة لهذه النجوم ، كان الاندماج النووي الحراري للهيدروجين والهيليوم يشكل أول عناصر أثقل مثل الكربون والنيتروجين والأكسجين. إن عملية الاندماج هذه هي ما يمكّن جميع النجوم من التألق ، وتراكم العناصر الأثقل من العناصر الأخف هو الذي يمنحنا مجموعة متنوعة من المادة حولنا على الأرض وفي الفضاء اليوم. خلال بضع مئات من ملايين السنين من ولادة الكون ، يُعتقد أن جميع العناصر المعروفة قد تشكلت - ولكن بكميات قليلة فقط. وبالتالي يجب أن تحتوي النجوم الأولى فقط على ألف عنصر من العناصر الثقيلة التي نراها اليوم في نجوم الجيل التالي ، مثل شمسنا.

في كل مرة يحترق فيها نجم ضخم ويموت في انفجار عنيف يعرف باسم المستعر الأعظم ، فإنه ينشر عناصر ثقيلة تشكلت حديثًا في الفضاء. تصبح العناصر الثقيلة جزءًا من السحب الكبيرة من الغاز ، والتي تتقلص في النهاية وتنهار في النهاية لتكوين نجوم جديدة. بهذه الطريقة ، تصبح الأجيال الجديدة من النجوم أكثر ثراءً في العناصر الثقيلة.

مجرتنا درب التبانة ، من الداخل. الصورة الائتمان: ستيف Jurvetson

لذلك من المدهش أن نجد نجوم من الكون المبكر غنية نسبياً بأثقل العناصر. لكنها موجودة - حتى في مجرتنا الخاصة ، درب التبانة.

قال تيريز هانسن من معهد نيلز بور بجامعة كوبنهاجن:

في الأجزاء الخارجية من درب التبانة توجد "حفريات قديمة" من طفولتنا في مجرتنا. تقع هذه النجوم القديمة في هالة أعلى وأسفل القرص المسطح للمجرة. في نسبة صغيرة - حوالي 1-2٪ من هذه النجوم البدائية - تجد كميات غير طبيعية من أثقل العناصر بالنسبة للحديد والعناصر الثقيلة الأخرى غير الطبيعية.

وقال هانسن إن هناك نظريتين يمكن أن تفسر جرعة زائدة من النجوم المبكرة للعناصر الثقيلة. إحدى النظريات هي أن هذه النجوم جميعها عبارة عن أنظمة ثنائية ثنائية النجم حيث انفجر نجم واحد كنجم سوبر نوفا وغطى نجمه المصاحب بطبقة رقيقة من الذهب والبلاتين واليورانيوم الطازج وما إلى ذلك.

النظرية الأخرى هي أن المستعرات العظمى 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 حول حركات النجوم أن الغالبية العظمى من النجوم الثرية المكونة من 17 عنصرًا هي في الحقيقة واحدة. ينتمي ثلاثة (20 بالمائة) فقط إلى أنظمة النجوم الثنائية. هذا طبيعي تماما. 20 في المئة من جميع النجوم تنتمي إلى أنظمة النجوم الثنائية. لذا فإن نظرية النجم المجاور المطلي بالذهب لا يمكن أن تكون التفسير العام. ولهذا السبب فإن بعض النجوم القديمة أصبحت غنية بشكل غير طبيعي بالعناصر الثقيلة يجب أن يكون ذلك المستعرات المتفجرة المتفجرة التي أرسلت الطائرات إلى الفضاء. في انفجار المستعر الأعظم ، تتشكل العناصر الثقيلة مثل الذهب والبلاتين واليورانيوم ، وعندما تصطدم الطائرات بسحب الغاز المحيطة ، سيتم إثرائها بالعناصر وتكوين نجوم غنية بالعناصر الثقيلة بشكل لا يصدق.

خلاصة القول: كشفت دراسة لمعهد نيلز بور نُشرت في The Journal of Astrophysical Journal Letters في 14 نوفمبر 2011 ، أن النجوم القديمة في الهالة الخارجية لمجرة درب التبانة - الغنية بشكل غير طبيعي بالعناصر الثقيلة مثل الذهب والبلاتين واليورانيوم - من الطائرات المتفجرة من المستعرات الأعظمية. في هذا السيناريو ، كان من شأن طائرات السوبرنوفا أن تغني سحب الغاز بعناصر ثقيلة تشكلت فيما بعد هذه النجوم.

اقرأ المزيد في معهد نيلز بور

ينفجر المستعر الأعظم القوي بالقرب من الأرض نسبيًا

خلق درب التبانة