يجد تلسكوب جيمس ويب الفضائي أول دليل على وجود نجوم “شبيهة بالديناصورات” في الكون المبكر

عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.

باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي، ربما اكتشف علماء الفلك أول دليل على وجود نجوم وحشية تشبه الديناصورات والتي كانت موجودة بعد وقت قصير من الانفجار الكبير. يُعتقد أن هؤلاء العمالقة النجميين الذين عاشوا في عصور ما قبل التاريخ كانت كتلتهم أكبر من كتلة الشمس بـ 10000 مرة.

مثل الديناصورات، هذه النجوم الوحشية لم تعد موجودة بعد الآن، ولكن كما أن جيولوجيا الأرض مأهولة بحفريات الديناصورات، فإن الكون مليء بـ “الحفريات الكونية” التي خلفتها هذه النجوم المبكرة: الثقوب السوداء. وفي الواقع، فإن تأكيد وجود هذه النجوم بهذه الكتل الهائلة في بداية الكون يمكن أن يساعد في تفسير كيفية وجودها الثقوب السوداء الهائلة نمت إلى كتل تعادل كتلة ملايين الشموس قبل أن يبلغ عمر الكون مليار سنة.

ال تلسكوب جيمس ويب الفضائيتم تقديم الدليل الأول المثير لهذه النجوم العملاقة عندما شرع فريق من علماء الفلك في التحقيق في التركيب الكيميائي لمجرة تسمى GS 3073، والتي تقع على بعد حوالي 12.7 مليار سنة ضوئية ويُنظر إليها على أنها كانت بعد 1.1 مليار سنة فقط من الأرض. الانفجار العظيم. كان “الدليل القاطع” في هذه الحالة هو عدم توازن النيتروجين والأكسجين في GS 3073 والذي لا يمكن تفسيره بواسطة أي نوع معروف من النجوم.

“يساعد اكتشافنا الأخير في حل لغز كوني دام 20 عامًا. مع GS 3073، لدينا أول دليل رصدي على وجود هذه النجوم العملاقة،” قال عضو الفريق دانييل والين من جامعة بورتسموث في المملكة المتحدة. قال في بيان. “كان من الممكن أن تحترق هذه العمالقة الكونية ببراعة لفترة وجيزة قبل أن تنهار في ثقوب سوداء ضخمة، تاركة وراءها التوقيعات الكيميائية التي يمكننا اكتشافها بعد مليارات السنين. كانت تشبه إلى حد ما الديناصورات على الأرض – كانت هائلة وبدائية. وكان عمرها قصيرًا، حيث عاشت لمدة ربع مليون سنة فقط – غمضة عين كونية.”

مجرة ذات كيمياء غريبة

كان “الدليل القاطع” في هذه الحالة هو عدم توازن النيتروجين والأكسجين في GS 3073 والذي لا يمكن تفسيره بواسطة أي نوع معروف من النجوم. تحتوي المجرة على نسبة نيتروجين إلى أكسجين تبلغ 0.46، وهي أكبر بكثير مما يمكن تفسيره بأي نوع معروف من الانفجارات النجمية أو النجمية.

قال عضو الفريق ديفيش ناندال من مركز الفيزياء الفلكية (CfA) بجامعة هارفارد وسميثسونيان في البيان: “الوفرة الكيميائية تعمل مثل البصمة الكونية، والنمط الموجود في GS3073 لا يشبه أي شيء يمكن أن تنتجه النجوم العادية. النيتروجين الشديد فيها يتطابق مع نوع واحد فقط من المصادر التي نعرفها – النجوم البدائية أكبر بآلاف المرات من شمسنا”. “يخبرنا هذا أن الجيل الأول من النجوم كان يتضمن أجسامًا فائقة الكتلة ساعدت في تشكيل المجرات المبكرة وربما تكون قد زرعت الثقوب السوداء الهائلة الموجودة اليوم.”

أخذ الفريق هذه المعلومات ووضع نموذجًا لتطور النجوم التي تتراوح كتلتها من 1000 إلى 10000 مرة كتلة الشمس لتحديد العناصر التي ستشكلها النجوم ثم تزرعها في منازلها المجرية بعد موت المستعرات الأعظم. وكشف هذا عن آلية محددة يمكن أن تنتج كمية هائلة من النيتروجين.

تحرق هذه النجوم العملاقة الهيليوم في قلبها لتكوين الكربون، الذي “يتسرب” بعد ذلك إلى الغلاف الخارجي للنجم حيث يحترق الهيدروجين. يؤدي اندماج الكربون والهيدروجين إلى إنتاج النيتروجين، الذي يتم إزعاجه عبر النجم عبر الحمل الحراري. بعد ذلك، تتسرب المادة الغنية بالنيتروجين إلى الفضاء، مما يؤدي إلى إثراء المواد الغازية المحيطة.

حقيقة أن هذه العملية استمرت لملايين السنين يمكن أن تفسر وفرة النيتروجين في GS3073. النجوم التي تقل كتلتها عن 1000 كتلة شمسية، أو أكبر من 10000 كتلة شمسية، لا تنتج نفس التخصيب الكيميائي.

ويتنبأ بحث الفريق أيضًا بما سيحدث عندما تصل نجوم الديناصورات هذه إلى نهاية حياتها، مما يشير إلى أنها تنهار مباشرة وتتحول إلى ثقوب سوداء. إن غياب انفجار المستعر الأعظم يعني أن هذه الثقوب السوداء لا يزال من الممكن أن تكون كتلتها أكبر بآلاف المرات من كتلة الشمس، مما يمنحها بداية قوية في نمو الثقوب السوداء الهائلة.

في الواقع، هناك ثقب أسود مغذٍ فائق الكتلة في قلب GS 3073 يمكن أن يكون “ابنة” عمليات اندماج بين الثقوب السوداء التي خلقتها هذه النجوم الوحشية. وسيقوم الفريق الآن بالبحث عن مجرات مبكرة أخرى غنية بالنيتروجين في الكون المبكر، مما سيضيف قوة إلى وجود هذه النجوم الوحشية.

نُشر بحث الفريق في نوفمبر رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.