آن راکتور همچنین مسئول ایجاد عناصر مختلف سنگین تر از هیدروژن است و این در مورد همه ستاره ها صادق است. بنابراین، چگونه بفهمیم که ستاره ها مولد عناصر هستند؟ بسیاری از سرنخها در طیفهای ستارهای پنهان هستند، زیرا آنها حاوی اثر انگشت عناصر مختلف هستند که توسط ستارهها پخته شدهاند.
نکاتی در مورد ایجاد کربن و اکسیژن به طور خاص برای سالها در مجموعه دادههای گرفته شده در جستجوی سیارات اطراف ستارههای مجاور پنهان بود. ستاره شناسان پیشنهاد کرده اند که چنین ستاره هایی می توانند مکان هایی برای جستجوی سیارات فراخورشیدی باشند. به لطف طوفان فکری ستاره شناس داریو گونزالس پیکوس از دانشگاه لیدن در هلند، او و یک تیم تحقیقاتی طیف های با وضوح بالا از ستارگان مجاور را برای جستجوی ایزوتوپ های نادر این دو عنصر بررسی کردند.
این تیم ۳۲ ستاره کوتوله M را که از رایج ترین ستاره های کهکشان هستند، مورد مطالعه قرار دادند. آنها برای مدت طولانی در سکانس اصلی زندگی می کنند، که دوره ای است که یک ستاره در حال ترکیب عناصر در هسته خود است. جو ستارگان نشانه های تکامل شیمیایی خود را از بدو تولد تا وضعیت فعلی حفظ می کند. ستارگان در این مطالعه ایزوتوپ های کمیاب کربن و اکسیژن را نشان دادند که چیزی در مورد تکامل آنها می گوید. نتیجه کار این تیم نشان دهنده گامی رو به جلو در درک ایجاد عناصر و نحوه پراکندگی آنها به عنوان بخشی از تکامل ستاره ای است.
بذر ستاره ای عناصر
کربن و اکسیژن در کیهان بسیار فراوان است. ما اشکال حیاتی مبتنی بر کربن هستیم، همانطور که تمام حیات در سیاره ما که خود کربن در ترکیب خود دارد. ما اکسیژن را تنفس می کنیم که توسط سایر اشکال حیات در این سیاره تولید می شود. بنابراین، طبیعی است که تعجب کنیم که چگونه این دو در فرآیند تکامل ستاره ای به وجود آمدند. این بدان معناست که ما همچنین باید پیچیدگی های فرآیند ساخت عنصر در ستاره ها را درک کنیم.
داریو گونزالس پیکوس از لیدن که سرپرستی این تحقیق را بر عهده داشت، گفت: «همجوشی هستهای در ستارگان فرآیند پیچیدهای است و تنها نقطه شروع تکامل شیمیایی است. این فرآیند را سنتز هسته ستاره ای می نامند و همه ستارگان آن را انجام می دهند. برای مثال خورشید ما هیدروژن را برای ساخت هلیوم ذوب می کند و این کار را تا چند میلیارد سال دیگر انجام می دهد. سپس، زمانی فرا می رسد که هیدروژن آن در هسته تمام می شود و شروع به ترکیب هلیوم به عناصر سنگین تر، مانند ایزوتوپ های کربن و اکسیژن می کند. در آن نقطه، ستاره مایل به قرمزی خواهد شد که عناصر خود را از طریق باد شدید به فضا میبرد. ستارگانی که جرمشان بسیار بیشتر از خورشید است، همین کار را میکنند، اما وقتی به صورت ابرنواختر منفجر میشوند، عناصر سنگینتری هم میسازند.
اساساً، ستارگان بخشی از یک پروژه عظیم بازیافت کیهانی هستند که کهکشان های آنها را با موادی برای ساخت ستارگان و سیارات جدید غنی می کند. نور آنها تاریخچه تمام آنچه را که آنها از طریق اثر انگشت شیمیایی به جا مانده از ایجاد عناصر جدید تجربه کرده اند را حمل می کند.
یافتن اثر انگشت نادر
گونزالس پیکوس با ایگناس اسنلن و سام د رگت برای شناسایی و خواندن اثر انگشت شیمیایی در نور ستارگان با استفاده از ایزوتوپهای کربن و اکسیژن کار کرد. اینها انواع مختلفی از آن عناصر هستند و از نظر تعداد نوترونها در اتمهایشان تفاوت دارند. برای مثال، در زمین، ۹۹ درصد اتمهای کربن دارای ۶ نوترون هستند، اما بخش کوچکی از آن دارای ۷ نوترون است. این تیم با موفقیت این نسبتهای ایزوتوپی را برای کربن و اکسیژن در ۳۲ ستاره همسایه با دقت بیسابقهای اندازهگیری کردند. روشی که آنها این کار را انجام دادند این بود که آرشیو داده های تلسکوپ هاوایی کانادا فرانسه در Mauna Kea در هاوایی را غربال کردند. دادهها شامل ستارگانی با دمای مؤثر بین ۳۰۰۰ تا ۳۹۰۰ کلوین بود و سیگنالهای قویتری برای عناصر سنگینتر نشان میداد (یعنی فلزی قوی در جو خود داشتند).
د رگت گفت: «اکنون می بینیم که ستارگانی که از نظر شیمیایی کمتر از خورشید غنی شده اند، از این ایزوتوپ های جزئی کمتری دارند. این یافته آنچه را که برخی از مدلهای تکامل شیمیایی کهکشانی پیشبینی کردهاند تأیید میکند و اکنون ابزار جدیدی برای چرخاندن ساعت شیمیایی کیهان به عقب ارائه میکند.»
اسنلن گفت: «مشاهدات در اصل به دلیلی کاملاً متفاوت با دلیلی که در حال حاضر از آنها استفاده میکنیم انجام شدهاند. این کاملاً ایده داریو بود که از طیفهای با وضوح بالا، که در واقع برای کشف سیارات در نظر گرفته شده بودند، برای این تحقیق ایزوتوپی استفاده کند – با نتایج چشمگیر.
نتیجه، همانطور که گونزالس پیکوس اشاره میکند، راه دیگری برای استفاده از شیمی ستارهای برای ردیابی انواع دیگر تکامل در کیهان است. او گفت: «این داستان کارآگاهی کیهانی در نهایت درباره منشأ خود ماست، و به ما کمک میکند تا جایگاه خود را در زنجیره طولانی رویدادهای اخترفیزیکی و اینکه چرا جهان ما به این شکل است، درک کنیم.
