شرح: كيف قدمت النجوم الكربون الذي يجعل الحياة ممكنة
عندما يموت النجم ، فإنه يطلق عناصر مختلفة بما في ذلك الكربون في البيئة المحيطة. دراسة جديدة عن الأقزام البيضاء تضع حدودًا لحجم النجوم التي أثرت درب التبانة بالكربون
حلل البحث الجديد الأقزام البيضاء في هذا العنقود النجمي. تسمى NGC 7789 ، وتبعد حوالي 8000 سنة ضوئية. وتسمى أيضًا زهرة كارولين ، على اسم عالمة الفلك كارولين لوكريشيا هيرشل التي اكتشفتها في أواخر القرن الثامن عشر. (الائتمان: Guillaume Seigneuret عبر وكالة ناسا) الكربون ضروري للحياة: إنه لبنة البناء البسيطة لجميع الجزيئات العضوية المعقدة التي تحتاجها الكائنات الحية. من المعروف أن كل الكربون الموجود في مجرة درب التبانة جاء من النجوم المحتضرة التي أطلقت العنصر في محيطها. ومع ذلك ، فإن ما بقي موضع نقاش هو نوع النجوم التي قدمت المساهمة الرئيسية.
الآن ، قدمت دراسة رؤى جديدة حول أصول الكربون في مجرتنا. نُشر في 'Nature Astronomy' بواسطة فريق دولي من الباحثين ، الدراسة عبارة عن تحليل للأقزام البيضاء - البقايا الكثيفة لنجم بعد وفاته.
كيف يأتي الكربون من النجوم؟
معظم النجوم - باستثناء أضخمها - محكوم عليها بالتحول إلى أقزام بيضاء. عندما تموت الأجسام الضخمة ، فإنها تذهب مع انفجار مذهل يُعرف باسم المستعر الأعظم. كل من النجوم ذات الكتلة المنخفضة والكتلة الضخمة تقذف رمادها في البيئة المحيطة قبل أن تنهي حياتها. ويحتوي هذا الرماد على العديد من العناصر الكيميائية المختلفة ، بما في ذلك الكربون.
في كل من النجوم ذات الكتلة المنخفضة والنجوم الضخمة ، يتم تصنيع الكربون في مساحاتها الداخلية العميقة والساخنة من خلال تفاعل ألفا الثلاثي ، أي اندماج ثلاث نوى هيليوم ، المؤلف الرئيسي للدراسة ، باولا ماريغو من جامعة بادوفا في إيطاليا ، أخبر هذا الموقع ، بالبريد الالكتروني.
في النجوم منخفضة الكتلة ، ينتقل الكربون المُصنَّع حديثًا إلى السطح [من الداخل] عبر فقاعات ضخمة من الغاز ومن هناك يُحقن في الكون من خلال الرياح النجمية. تُثري النجوم الضخمة الوسط البينجمي بالكربون في الغالب قبل انفجار المستعر الأعظم ، عندما تتعرض أيضًا لرياح نجمية قوية ، على حد قولها.
ما يناقشه علماء الفيزياء الفلكية هو ما إذا كان الكربون في مجرة درب التبانة نشأ من نجوم منخفضة الكتلة قبل أن تصبح أقزامًا بيضاء ، أو من رياح النجوم الضخمة قبل أن تنفجر على شكل مستعرات عظمى. يقترح البحث الجديد أن الأقزام البيضاء قد تلقي مزيدًا من الضوء على أصل الكربون في مجرة درب التبانة.
إذن ، ماذا وجدت الدراسة؟
بين أغسطس وسبتمبر 2018 في مرصد كيك في هاواي ، قام الباحثون بتحليل عدد قليل من الأقزام البيضاء التي تنتمي إلى مجموعات النجوم المفتوحة لمجرة درب التبانة. قاموا بقياس كتل الأقزام البيضاء ، واشتقوا كتلهم عند الولادة ، ومن هناك قاموا بحساب علاقة الكتلة الأولية والنهائية - وهو مقياس فيزيائي فلكي رئيسي يدمج معلومات دورات حياة النجوم بأكملها.
ووجدوا أن العلاقة خالفت الاتجاه المتمثل في أنه كلما زاد حجم النجم عند الولادة ، زادت كتلة القزم الأبيض عند وفاته. ... لقد صدمنا نتيجة غير متوقعة وغريبة بطريقة ما: كانت كتل تلك الأقزام البيضاء أكبر بشكل ملحوظ مما كان يعتقده علماء الفيزياء الفلكية حتى الآن. والأكثر إثارة للدهشة ، أننا أدركنا أن تضمينهم كسر النمو الخطي ، مقدمين نوعًا من تموج صغير في العلاقة ، قليل من الالتواء يصل ذروته عند الكتل الأولية حول كتلتين شمسيتين ، كتب ماريغو لـ 'الطبيعة' في مقال عن الورقة البحثية.
حتى الآن ، يُعتقد أن النجوم التي ولدت منذ حوالي 1.5 مليار سنة في مجرتنا قد أنتجت أقزامًا بيضاء تبلغ حوالي 60-65٪ من كتلة شمسنا. بدلاً من ذلك ، وُجد أنهم ماتوا تاركين وراءهم بقايا مضغوطة ضخمة ، حوالي 70-75٪ كتلة شمسية.
Express Explained متاح الآن على Telegram. انقر هنا للانضمام إلى قناتنا (ieexplained) وابق على اطلاع بآخر المستجدات
ما الذي يفسر هذا؟
في تفسيرهم ، فرض ماريجو وزملاؤه قيودًا صارمة على كيفية ووقت إنتاج النجوم للكربون في مجرتنا ، وانتهى بهم الأمر محاصرين في المادة الخام التي تشكلت منها الشمس ونظامها الكوكبي قبل 4.6 مليار سنة.
في المراحل الأخيرة من حياتها ، أنتجت النجوم التي كانت كتلتها حوالي 2 كتلة شمسية ذرات كربون جديدة في مساحاتها الداخلية الساخنة ، ونقلتها إلى السطح ، ونشرتها أخيرًا في الوسط بين النجوم من خلال الرياح النجمية اللطيفة. تشير نماذجنا النجمية التفصيلية إلى أن تجريد الوشاح الخارجي الغني بالكربون حدث ببطء كافٍ للسماح للنوى المركزية لهذه النجوم ، الأقزام البيضاء المستقبلية ، بالنمو بشكل كبير في الكتلة ، كما كتب ماريغو.
من تحليل العلاقة بين الكتلة الأولية والنهائية حول الشبكة الصغيرة ، استخلص الباحثون استنتاجاتهم حول نطاق حجم النجوم التي ساهمت بالكربون في مجرة درب التبانة. النجوم ذات الكتلة الأكبر من كتلتين شمسيتين ، أيضًا ، ساهمت في إثراء المجرة للكربون. النجوم التي تقل كتلتها عن 1.65 كتلة شمسية لم تكن كذلك. وبعبارة أخرى ، فإن 1.65-ميسون (1.65 ضعف كتلة الشمس) يمثل الحد الأدنى من الكتلة للنجم لنشر رماده الغني بالكربون عند الموت ، كما كتب ماريغو.
كيف يقارن هذا بالنظريات الحالية لتخصيب الكربون؟
في الواقع ، دراستنا لا تؤيد أيًا من السيناريوهين ، كما قال ماريغو لصحيفة The Indian Express. من المحتمل أن كلا المصدرين (النجوم ذات الكتلة المنخفضة والكتلة الضخمة) قد ساهموا بنسب مختلفة (لا تزال غير مؤكدة). وقالت إن تحديد الحد الأدنى من الكتلة الأولية لإنتاج الكربون في النجوم منخفضة الكتلة هو نتيجة قيّمة لأنه يساعد في تجميع قطع الأحجية معًا.
شارك الموضوع مع أصدقائك:
