تبنى العلماء دور “علماء الآثار الكونية” لاكتشاف نجم الجيل الثاني النادر الذي يعاني من نقص الحديد، وهو في الأساس سجل أحفوري للتطور الكيميائي لكوننا. وكما يعلمنا اكتشاف القطع الأثرية هنا على الأرض عن الأجيال المفقودة من البشر، فإن هذه الملاحظة تقدم دليلاً دامغًا على كيفية موت الجيل الأول من النجوم لإثراء خلفائهم كيميائيًا.
الجيل الثاني أو POP II نجم تم اكتشافه في القزم galaxy Pictor II، يقع على بعد حوالي 150.000 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة Pictor، باستخدام كاميرا الطاقة المظلمة (DECam) مثبت على قمة تلسكوب Víctor M. Blanco بطول 4 أمتار. يحتوي النجم المعين PicII-503 على 1/40.000 فقط من الحديد الموجود داخل الشمس، وهو نجم من الجيل الثالث، أو (بشكل مربك إلى حد ما) نجم POP I. حقيقة أن PicII-503 يحتوي على أقل تركيز من الحديد على الإطلاق بعد درب التبانة يجعلها واحدة من أكثر النجوم بدائية التي تم اكتشافها على الإطلاق.
يستمر المقال أدناه
وقال كريس ديفيس، مدير برنامج المؤسسة الوطنية للعلوم في NOIRLab: “إن مثل هذه الاكتشافات هي بمثابة علم آثار كونية، إذ تكشف عن حفريات نجمية نادرة تحافظ على بصمات نجوم الكون الأولى”. قال في بيان.
نوع من السحر
وُلدت النجوم الأولى في الكون، أو نجوم POP III، عندما لم تتجاوز الوفرة الكيميائية في الكون ما هو أبعد من ذلك هيدروجينوالهيليوم، وعدد قليل من العناصر الأثقل، والتي يطلق عليها علماء الفلك بشكل جماعي “المعادن”. وهذا يعني أن نجوم POP III هذه كان يهيمن عليها الهيدروجين أيضًا مع القليل من الهيليوم والقليل جدًا من المعادن. قامت هذه النجوم بتكوين أول الكربون والحديد في قلبها، وهي المادة التي تم توزيعها في الوسط النجمي عندما ذهبت هذه النجوم سوبر نوفا وانفجرت في نهاية حياتهم.
في نهاية المطاف، بردت السحب بين النجوم من الغاز والغبار المخصبة بهذه المعادن وانهارت لولادة الجيل الثاني من النجوم، النجوم التي كانت أكثر ثراءً بالمعادن بفضل التبرع بالعناصر الثقيلة من أسلافها. وهذا ما يجعل POP II أقرب إلى الكبسولات الزمنية، حيث يسجل مرحلة مهمة في الإثراء الكيميائي للكون.
وقال قائد الفريق أنيرود تشيتي من جامعة ستانفورد في البيان: “اكتشاف نجم يحافظ بشكل لا لبس فيه على المعادن الثقيلة من النجوم الأولى كان على حافة ما اعتقدنا أنه ممكن، نظرا للندرة الشديدة لهذه الأجسام”. “مع أدنى وفرة من الحديد على الإطلاق في أي مجرة قزمة خافتة للغاية، يوفر PicII-503 نافذة على إنتاج العناصر الأولية داخل نظام بدائي غير مسبوق.”
تم تسليط الضوء على أول مثال مؤكد لنجم POP II الموجود في مجرة قزمة خافتة، وهو PicII-503 باعتباره نجمًا فقيرًا للغاية بالمعادن في البيانات التي تم جمعها بواسطة مسح MAGIC (رسم خرائط المجرة القديمة في CaHK) التابع لـ DECam. تم تطوير مسعى المراقبة هذا الذي استمر 54 ليلة بهدف واضح وهو تحديد أقدم النجوم وأكثرها بدائية كيميائيًا في درب التبانة ورفاقها من المجرات القزمة.
وقال تشيتي: “بدون بيانات MAGIC، كان من المستحيل عزل هذا النجم من بين مئات النجوم الأخرى الموجودة في محيط المجرة القزمة Pictor II الخافتة للغاية”.
قام Chiti وزملاؤه بدمج بيانات MAGIC مع ملاحظات من تلسكوب كبير جداً (VLT) في منطقة صحراء أتاكاما في شمال تشيلي وتلسكوب Baade Magellan لاكتشاف وفرة منخفضة من الحديد والكالسيوم في PicII-503، وهو أدنى مستوى تم رؤيته خارج مجرتنا الرئيسية. وهذا بدوره كشف أن PicII-503 كان أول سجل للتخصيب الكيميائي الذي تم العثور عليه في مجرة قزمة.
أحد التفسيرات المحتملة للانخفاض المذهل في نسبة الحديد إلى الكربون في PicII-503 هو أنه عندما تحولت نجوم POP III إلى مستعر أعظم، كانت هذه الانفجارات منخفضة نسبيًا في الطاقة. كان هذا يعني أنه في حين تم تفجير العناصر الأخف مثل الكربون في الوسط بين النجوم، فإن العناصر الثقيلة مثل الحديد سقطت مرة أخرى في حطام المستعر الأعظم.
إن حقيقة وجود PicII-503 في واحدة من أصغر المجرات القزمة التي تمت رؤيتها على الإطلاق، مع تأثير جاذبية منخفض مماثل، تدعم فكرة موت نجوم POP III في المستعرات الأعظم منخفضة الطاقة.
“أكثر ما يثيرني هو أننا لاحظنا نتيجة الإنتاج الأولي للعنصر في مجرة بدائية، وهي ملاحظة أساسية!” قال تشيتي. “كما أنه يرتبط أيضًا بشكل واضح بالتوقيع الذي رأيناه في نجوم هالة درب التبانة ذات أدنى المعادن، ويربط أصولها وطبيعة هذه الأجسام الغنية بالنجوم الأولى.”
نُشر بحث الفريق يوم الاثنين (16 مارس) في المجلة علم الفلك الطبيعة.
التعليقات