news-details

تظهر سحابة الغاز القديمة أن النجوم الأولى يجب أن تتشكل بسرعة كبيرة - Phys.org

طبي

تظهر سحابة الغاز القديمة أن النجوم الأولى يجب أن تتشكل بسرعة كبيرة - Phys.org

عثر علماء الفلك على سحابة غاز أصيلة بالقرب من أحد أكثر الكوازبات البعيدة المعروفة ، والتي شوهدت على بعد 850 مليون فقط بعد الانفجار العظيم (1/14 من عصر الكون الحالي). تمتص سحابة الغاز بعض الضوء من كوازار الخلفية ، تاركة توقيعات تسمح لعلماء الفلك بدراسة تركيبها الكيميائي. هذه هي سحابة الغاز البعيدة التي تمكن الفلكيون من قياس المعدن حتى الآن. يحتوي هذا النظام على واحد من أصغر كمية المعادن التي تم تحديدها على الإطلاق في سحابة الغاز ، لكن نسبة عناصرها الكيميائية لا تزال مماثلة لما لوحظ في الأنظمة الأكثر تطوراً. الائتمان: ماكس بلانك المجتمع              اكتشف علماء الفلك بقيادة إدواردو بايادوس من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك سحابة غاز تحتوي على معلومات حول مرحلة مبكرة من تكوين المجرة والنجوم ، بعد 850 مليون عام فقط من الانفجار الكبير. تم العثور على السحابة بصدفة خلال عمليات رصد كوازار بعيد ، ولها الخصائص التي يتوقعها علماء الفلك من سلائف المجرات القزمية الحديثة. عندما يتعلق الأمر بوفرة نسبية ، تكون كيمياء السحابة حديثة بشكل مدهش ، مما يدل على أن النجوم الأولى في الكون يجب أن تتشكل بسرعة كبيرة بعد الانفجار الكبير. تم نشر النتائج في مجلة الفيزياء الفلكية.                                                       عندما ينظر علماء الفلك إلى الأشياء البعيدة ، فإنهم ينظرون بالضرورة إلى الوراء في الوقت المناسب. سحابة الغاز التي اكتشفها باغادوس وآخرون. بعيد جدًا لدرجة أن نوره استغرق حوالي 13 مليار عام للوصول إلينا ؛ على العكس من ذلك ، فإن الضوء الذي يصل إلينا يخبرنا الآن كيف بدا سحابة الغاز قبل 13 مليار عام تقريبًا ، أي بعد أكثر من 850 مليون عام من الانفجار الكبير. بالنسبة للفلكيين ، هذه فترة مثيرة للاهتمام للغاية. في غضون مئات الملايين من السنوات الأولى بعد الانفجار الكبير ، تشكلت النجوم والمجرات الأولى ، لكن تفاصيل هذا التطور المعقد لا تزال غير معروفة إلى حد كبير. هذه السحابة الغازية البعيدة كانت اكتشافًا محظوظًا. كانت باغادوس ، التي كانت آنذاك في معهد كارنيجي للعلوم ، وزملاءه يتابعون عدة أكواز من دراسة استقصائية أجريت على 15 من أكثر الكوازارات البعيدة المعروفة (z�6.5) ، والتي أعدتها كيارا مازوتشيلي كجزء من درجة الدكتوراه. .د. البحث في معهد ماكس بلانك لعلم الفلك. في البداية ، لاحظ الباحثون للتو أن الكوازار P183 + 05 له طيف غير عادي. ولكن عندما قام باغادوس بتحليل طيف أكثر تفصيلاً ، تم الحصول عليه من تلسكوب ماجلان في مرصد لاس كامباناس في تشيلي ، أدرك أن هناك شيئًا آخر يحدث: الملامح الطيفية الغريبة كانت آثار سحابة غاز كانت قريبة جدًا من quasar�one البعيد من الغيوم الغازية البعيدة تمكن علماء الفلك من التعرف عليها. أضاءت بواسطة كوازار بعيد الكوازرات هي النوى النشطة للغاية من المجرات البعيدة. القوة الدافعة وراء لمعانهم هي الثقب الأسود الهائل المركزي للمجرة. المسألة تحوم حول تلك الثقب الأسود (قبل السقوط) مع ارتفاع درجات الحرارة إلى مئات الآلاف من الدرجات ، مما ينبعث من كميات هائلة من الإشعاع. يسمح ذلك لعلماء الفلك باستخدام الكوازارات كمصادر خلفية للكشف عن الهيدروجين والعناصر الكيميائية الأخرى في الامتصاص: إذا كانت سحابة غاز مباشرة بين المراقب وكوازار بعيد ، فسيتم امتصاص بعض ضوء الكوازار.                                                                                      يمكن لعلماء الفلك اكتشاف هذا الامتصاص من خلال دراسة طيف الكوازار ، أي التحلل الذي يشبه قوس قزح لضوء الكوازار في مناطق الطول الموجي المختلفة. يحتوي نموذج الامتصاص على معلومات حول التركيب الكيميائي لسحابة الغاز ، ودرجة الحرارة ، والكثافة ، وحتى حول مسافة السحابة منا (ومن الكوازار). تكمن وراء ذلك حقيقة أن كل عنصر كيميائي له "بصمة" للخطوط الطيفية - منطقة أطوال موجية ضيقة يمكن أن تنبعث منها ذرات هذا العنصر أو تمتصه جيدًا بشكل خاص. يكشف وجود بصمة مميزة عن وجود وفرة عنصر كيميائي معين. ليس تماما السحابة التي كانوا يبحثون عنها من طيف سحابة الغاز ، يمكن للباحثين على الفور معرفة مسافة السحابة ، وأنهم كانوا يتطلعون إلى الوراء إلى المليار سنة الأولى من التاريخ الكوني. كما عثروا على آثار للعديد من العناصر الكيميائية بما في ذلك الكربون والأكسجين والحديد والمغنيسيوم. ومع ذلك ، فإن كمية هذه العناصر كانت صغيرة ، أي حوالي 1/800 ضعف الوفرة في جو شمسنا. يسمي علماء الفلك بإيجاز جميع العناصر أثقل من الهليوم "المعادن". هذا القياس يجعل سحابة الغاز واحدة من أكثر أنظمة المعادن فقراً (والبعيدة) المعروفة في الكون. يقول مايكل راوخ من معهد كارنيجي للعلوم ، وهو مؤلف مشارك للدراسة الجديدة: "بعد أن كنا مقتنعين بأننا كنا نبحث عن مثل هذا الغاز البكر بعد 850 مليون عام فقط من الانفجار الكبير ، بدأنا نتساءل عما إذا كان هذا النظام لا يزال بإمكانه الاحتفاظ بالتوقيعات الكيميائية التي ينتجها الجيل الأول من النجوم. " العثور على هذه الجيل الأول ، ما يسمى النجوم "السكان الثالث" هو واحد من أهم الأهداف في إعادة بناء تاريخ الكون. في الكون اللاحق ، تلعب العناصر الكيميائية الأثقل من الهيدروجين دورًا مهمًا في ترك غيوم الغاز تنهار لتشكيل النجوم. لكن هذه العناصر الكيميائية ، ولا سيما الكربون ، يتم إنتاجها في النجوم ، وتغمر في الفضاء في انفجارات السوبرنوفا. بالنسبة للنجوم الأولى ، لم يكن هؤلاء الميسرون الكيميائيون موجودين هناك ببساطة ، لأن ذرات الهيدروجين والهيليوم كانت موجودة مباشرة بعد مرحلة الانفجار الكبير. هذا ما يجعل النجوم الأولى تختلف اختلافًا جوهريًا عن جميع النجوم اللاحقة. أظهر التحليل أن التركيب الكيميائي للسحابة لم يكن بدائيًا كيميائيًا ، ولكن بدلاً من ذلك كانت الوفرة النسبية مشابهة بشكل مفاجئ للوفرة الكيميائية التي لوحظت في السحب الغازية بين المجرات اليوم. كانت نسب وفرة العناصر الأثقل قريبة جدًا من النسب في الكون الحديث. إن حقيقة أن هذه السحابة الغازية في الكون المبكر للغاية تحتوي بالفعل على معادن بوفرة كيميائية حديثة نسبية تشكل تحديات رئيسية لتشكيل الجيل الأول من النجوم. الكثير من النجوم ، القليل من الوقت تشير هذه الدراسة إلى أن تكوين النجوم الأولى في هذا النظام يجب أن يكون قد بدأ في وقت مبكر جدًا: فقد تم بالفعل مسح العائد الكيميائي المتوقع من النجوم الأولى من جراء انفجارات جيل واحد آخر على الأقل من النجوم. يأتي القيد الزمني المعين من المستعرات الأعظمية من النوع Ia ، وهي انفجارات كونية تكون مطلوبة لإنتاج معادن بكميات وفيرة ملحوظة. تحتاج مثل هذه المستعرات العظمى إلى حوالي مليار عام لكي يحدث ، مما يفرض قيودًا خطيرة على أي سيناريوهات حول كيفية تكوين النجوم الأولى. الآن وقد وجد علماء الفلك هذه السحابة المبكرة ، يبحثون بشكل منهجي عن أمثلة إضافية. يقول إدواردو بايادوس: "من المثير أن نتمكن من قياس المعدن والوفرة الكيميائية في وقت مبكر من تاريخ الكون ، لكن إذا أردنا تحديد توقيعات النجوم الأولى ، فنحن بحاجة إلى التحقيق حتى في وقت مبكر من التاريخ الكوني. أنا متفائل بأننا سنجد المزيد من السحب الغازية البعيدة ، والتي يمكن أن تساعدنا على فهم كيف ولدت النجوم الأولى. " تم نشر النتائج الموضحة هنا في Ba�ados et al. ، "نظام ليوباد المبلل المعدني في الانحناء 6.4" ، في مجلة الفيزياء الفلكية.                                                                                                                                                                   معلومات اكثر: إدواردو بانادوس وآخرون. نظام Ly-alpha المثبّت للفقراء في المعدن الأحمر 6.4. arXiv: 1903.06186v1 [astro-ph.GA]: arxiv.org/abs/1903.06186                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   الاقتباس:                                                  تظهر سحابة الغاز القديمة أن النجوم الأولى يجب أن تتشكل بسرعة كبيرة (2019 ، 1 نوفمبر)                                                  استرجاع 1 نوفمبر 2019                                                  من https://phys.org/news/2019-11-ancient-gas-cloud-stars-quickly.html                                                                                                                                       هذا المستند عرضة للحقوق التأليف والنشر. بصرف النظر عن أي صفقة عادلة لغرض الدراسة الخاصة أو البحث ، لا                                             جزء يمكن استنساخها دون إذن خطي. يتم توفير المحتوى لأغراض إعلامية فقط.                                                                                                                                اقرأ أكثر