منوعات

اكتشف الباحثون أقدم نجوم الكون في الفناء الخلفي لمجرتنا

اكتشف باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، بما في ذلك العديد من الطلاب الجامعيين، ثلاثة من أقدم النجوم في الكون، وهم يعيشون في جوارنا المجري.

ورصد الفريق النجوم في “هالة” درب التبانة، وهي سحابة النجوم التي تغطي قرص المجرة الرئيسي بأكمله. ووفقاً لتحليل الفريق، تشكلت النجوم الثلاثة منذ ما بين 12 و13 مليار سنة، عندما كانت المجرات الأولى تتشكل.

صاغ الباحثون مصطلح “SASS” لنجوم النظام النجمي الصغير المتراكم، لأنهم يعتقدون أن كل نجم كان ينتمي في السابق إلى مجرته البدائية الصغيرة التي امتصتها بعد ذلك مجرة ​​درب التبانة الأكبر حجمًا والتي لا تزال تنمو. واليوم، هذه النجوم الثلاثة هي كل ما تبقى من مجراتها. إنهم يدورون حول ضواحي درب التبانة، حيث يشتبه الفريق في احتمال وجود ناجين آخرين من النجوم القديمة.

تقول آنا فريبل، أستاذة الفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “من المؤكد أن هذه النجوم الأقدم موجودة هناك، نظرا لما نعرفه عن تكوين المجرات”. “إنهم جزء من شجرة عائلتنا الكونية. والآن لدينا طريقة جديدة للعثور عليهم.”

ومن خلال اكتشاف نجوم SASS مماثلة، يأمل الباحثون في استخدامها كمناظرات للمجرات القزمة فائقة الخافتة، والتي تعتبر من أقدم المجرات الباقية في الكون. لا تزال مثل هذه المجرات سليمة حتى يومنا هذا، ولكنها بعيدة جدًا وباهتة جدًا بحيث لا يتمكن علماء الفلك من دراستها بعمق. وبما أن نجوم SASS ربما كانت تنتمي ذات يوم إلى مجرات قزمة بدائية بنفس القدر، ولكنها موجودة في درب التبانة، وبالتالي فهي أقرب بكثير، فإنها يمكن أن توفر مفتاحًا يسهل الوصول إليه لفهم تطور المجرات القزمة فائقة الخافتة.

يقول فريبل: “يمكننا الآن البحث عن المزيد من نظائرها في مجرة ​​درب التبانة، وأكثر سطوعًا، ودراسة تطورها الكيميائي دون الاضطرار إلى اصطياد هذه النجوم الخافتة للغاية”.

نشرت هي وزملاؤها النتائج التي توصلوا إليها اليوم في مجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية (MNRAS). المؤلفون المشاركون في الدراسة هم محمد مارديني، من جامعة الزرقاء، الأردن؛ هيلاري أنداليس ’23؛ والطلاب الحاليين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أناندا سانتوس وكيسي فينبرغ.

الحدود النجمية

لقد نشأت النتائج التي توصل إليها الفريق من مفهوم الفصل الدراسي. خلال فصل خريف 2022، أطلق فريبل دورة جديدة، 8.S30 (علم الآثار النجمية الرصدية)، تعلم فيها الطلاب تقنيات تحليل النجوم القديمة ثم طبقوا تلك الأدوات على النجوم التي لم تتم دراستها من قبل، من أجل تحديد أصولها .

يقول أنداليس: «على الرغم من أن معظم دوراتنا يتم تدريسها من الألف إلى الياء، إلا أن هذه الدورة تضعنا على الفور في مقدمة أبحاث الفيزياء الفلكية».

عمل الطلاب على البيانات النجمية التي جمعها فريبل على مر السنين من تلسكوب ماجلان-كلاي الذي يبلغ قطره 6.5 متر في مرصد لاس كامباناس. وهي تحتفظ بنسخ ورقية من البيانات في ملف كبير في مكتبها، حيث يقوم الطلاب بتمشيطها بحثًا عن نجوم مثيرة للاهتمام.

وعلى وجه الخصوص، كانوا يبحثون عن النجوم القديمة التي تشكلت بعد وقت قصير من الانفجار الكبير، الذي حدث قبل 13.8 مليار سنة. في ذلك الوقت، كان الكون يتكون بشكل رئيسي من الهيدروجين والهيليوم ونسب منخفضة جدًا من العناصر الكيميائية الأخرى، مثل السترونتيوم والباريوم. لذلك قام الطلاب بالبحث في ملف فريبل عن النجوم التي تشير أطيافها، أو قياسات ضوء النجوم، إلى وجود وفرة منخفضة من السترونتيوم والباريوم.

ركز بحثهم على ثلاثة نجوم تمت ملاحظتها في البداية بواسطة تلسكوب ماجلان بين عامي 2013 و2014. ولم يتبع علماء الفلك أبدًا هذه النجوم المحددة لتفسير أطيافها واستنتاج أصولها. لذلك كانوا مرشحين مثاليين للطلاب في فصل فريبل.

تعلم الطلاب كيفية توصيف النجم من أجل الاستعداد لتحليل أطياف كل نجم من النجوم الثلاثة. وتمكنوا من تحديد التركيب الكيميائي لكل منها بنماذج نجمية مختلفة. إن شدة عنصر معين في الطيف النجمي، المقابلة لطول موجة معين من الضوء، تتوافق مع وفرة معينة من عنصر معين.

وبعد الانتهاء من تحليلهم، تمكن الطلاب من الاستنتاج بثقة أن النجوم الثلاثة تحتوي على كميات منخفضة جدًا من السترونتيوم والباريوم وعناصر أخرى مثل الحديد، مقارنة بنجمهم المرجعي، شمسنا. في الواقع، يحتوي النجم الواحد على أقل من 1/10000 من كمية الحديد مقارنة بالهيليوم الموجودة في شمس اليوم.

يتذكر سانتوس قائلاً: “لقد استغرق الأمر ساعات طويلة من التحديق في جهاز الكمبيوتر، والكثير من تصحيح الأخطاء، وإرسال الرسائل النصية والبريد الإلكتروني بشكل محموم لمعرفة ذلك”. “لقد كان منحنى تعليميًا كبيرًا وتجربة خاصة.”

“في حالة فرار”

تشير الوفرة الكيميائية المنخفضة للنجوم إلى أنها تشكلت قبل 12 إلى 13 مليار سنة. في الواقع، كانت بصماتها الكيميائية الخافتة مشابهة لتلك التي قام علماء الفلك بقياسها سابقًا لبعض المجرات القزمة الخافتة القديمة. هل نجوم الفريق من مجرات مماثلة؟ وكيف وصلوا إلى درب التبانة؟

باستخدام حدسهم، فحص العلماء الأنماط المدارية للنجوم وكيفية تحركها عبر السماء. وتتواجد النجوم الثلاثة في مواقع مختلفة في هالة درب التبانة، ويقدر أنها تبعد حوالي 30 ألف سنة ضوئية عن الأرض. (كمرجع، يمتد قرص مجرة ​​درب التبانة على 100.000 سنة ضوئية).

من خلال تتبع حركة كل نجم حول مركز المجرة باستخدام ملاحظات من القمر الصناعي Gaia الفلكي، لاحظ الفريق شيئًا غريبًا: مقارنة بمعظم النجوم في القرص الرئيسي، والتي تتحرك مثل السيارات على مضمار السباق، يبدو أن النجوم الثلاثة تتحرك الطريقة الخاطئة. في علم الفلك، يُطلق على هذا اسم “الحركة الرجعية” ويشير إلى أن الجسم قد “تراكم” أو انجذب من مكان آخر.

يقول فريبل: “إن الطريقة الوحيدة لجعل النجوم يواجهون الاتجاه الخاطئ مقارنة ببقية العصابة هي رميهم في الاتجاه الخاطئ”.

إن حقيقة أن هذه النجوم الثلاثة تدور بشكل مختلف تمامًا عن بقية القرص المجري وحتى الهالة، بالإضافة إلى حقيقة أنها تحتوي على وفرة كيميائية منخفضة، تثبت بقوة أن النجوم كانت بالفعل قديمة وكانت تنتمي ذات يوم إلى كواكب أقدم. وهي مجرات قزمة أصغر سقطت في درب التبانة بزوايا عشوائية وواصلت مساراتها العنيدة بعد مليارات السنين.

كان فريبل مهتمًا بمعرفة ما إذا كانت الحركة التراجعية هي سمة من سمات النجوم القديمة الأخرى في الهالة التي تم تحليلها مسبقًا من قبل علماء الفلك، فبحث في الأدبيات العلمية ووجد 65 نجمًا آخر، تحتوي أيضًا على وفرة منخفضة من السترونتيوم والباريوم، والتي يبدو أيضًا أنها تتعارض مع الحركة التراجعية. تدفق المجرة.

يقول فريبل: “من المثير للاهتمام أن جميعها سريعة جدًا، مئات الكيلومترات في الثانية، في الاتجاه الخاطئ”. “إنهم هاربون! لا نعرف السبب، لكنها كانت قطعة اللغز التي نحتاجها والتي لم أتوقعها حقًا في البداية.”

يتوق الفريق إلى البحث عن نجوم SASS قديمة أخرى، ولديهم الآن وصفة بسيطة نسبيًا للقيام بذلك: أولاً، ابحث عن النجوم ذات الوفرة الكيميائية المنخفضة، ثم اتبع أنماطها المدارية بحثًا عن علامات الحركة التراجعية. ومن بين أكثر من 400 مليار نجم في مجرة ​​درب التبانة، يتوقعون أن تكشف هذه الطريقة عن عدد صغير ولكن مهم من أقدم النجوم في الكون.

تخطط فريبل لإعادة إطلاق الدورة في خريف هذا العام، وتلقي نظرة على الدورة الأولى والطلاب الثلاثة الذين نشروا نتائجهم بإعجاب وامتنان.

“لقد كان العمل رائعًا مع ثلاثة طلاب جامعيين. تقول: “هذه هي المرة الأولى بالنسبة لي”. “إنه حقًا مثال على طريقة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. نحن نقوم بذلك. وأي شخص يقول: “أريد المشاركة”، يمكنه القيام بذلك، وتحدث أشياء جيدة.”

تم تمويل هذا البحث جزئيًا من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى