ستارهشناسان کشف کردهاند که بسیاری از ستارگان نوزاد که در مهدکودکهای ستارهای کیهان اولیه متولد شدهاند، ممکن است ترجیح داده باشند که در “پتوهای نرم و پفی” به دنیا بیایند.
وقتی صحبت از پتوهای نوزادی میشود، هرچه پفکیتر بهتر — و ستارهشناسان کشف کردهاند که برخی از ستارگان نوزاد در کیهان اولیه نیز ترجیح میدادند در “کاکونهای پیشزایشی پفی” به دنیا بیایند.
ستارگان در “مهدکودکهای ستارهای” متولد میشوند، یا مناطقی از کهکشانها که پر از گاز و غبار هستند و میتوانند به شدت متراکم شوند و به ستارگان نوزاد یا “پروتوستارها” تبدیل شوند. این نواحی که به دقت به عنوان “ابرهای مولکولی” شناخته میشوند، میتوانند هزاران سال نوری کشیده شوند و به این ترتیب هزاران ستاره به وجود بیاورند.
دانشمندان در مورد شکلگیری ستارگان در کیهان امروز اطلاعات زیادی به دست آوردهاند، اما هنوز این سوال مطرح است که آیا اجسام ستارهای در کیهان اولیه به همان روش شکل گرفتهاند یا خیر.
“حتی امروز، درک ما از شکلگیری ستارگان هنوز در حال تکامل است؛ فهمیدن نحوه شکلگیری ستارگان در کیهان اولیه حتی دشوارتر است”، کازوکی توکودا، رهبر تیم و محقق دانشگاه کیوشو در بیانیهای گفت. “کیهان اولیه با امروز تفاوت زیادی داشت و عمدتاً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده بود. عناصر سنگینتر بعدها در ستارگان پرجرم شکل گرفتند.”
در کهکشان راه شیری، ابرهای مولکولی که ستارگان را به دنیا میآورند، ساختاری سیممانند یا “فیلامنتی” دارند که تجزیه میشود و هسته یک ابر مولکولی را تشکیل میدهد، شبیه به “تخمستارهای” که گاز و غبار بیشتری را از ابر مولکولی وسیعتر جذب میکند تا زمانی که یک ستاره نوزاد “از تخم دربیاید”.
اما آیا این همان چیزی است که میلیاردها سال پیش اتفاق افتاده است؟
“ما نمیتوانیم به گذشته بازگردیم تا شکلگیری ستارگان در کیهان اولیه را مطالعه کنیم، اما میتوانیم بخشهایی از کیهان با شرایط مشابه کیهان اولیه را مشاهده کنیم”، توکودا گفت.
یکی از چنین محیطهایی که به طور مشابه فاقد عناصری سنگینتر از هیدروژن و هلیوم است (که ستارهشناسان به آنها “فلزات” میگویند) ابر کوچک ماژلانی (SMC) است.
این کهکشان کوتوله همراه کهکشان راه شیری، در حدود ۲۰,۰۰۰ سال نوری از ما قرار دارد و حدود یکپنجم محتوای فلزی کهکشان ما را دارد. این ویژگی باعث میشود که SMC یک مدل عالی برای شرایط کیهان ۱۳.۸ میلیارد ساله باشد، درست چهار میلیارد سال پس از بیگبنگ.
بنابراین، برای بررسی شرایطی که در آن نخستین ستارگان شکل گرفتند بدون اینکه نیاز باشد به گذشتهای ۱۰ میلیارد ساله بازگردیم، توکودا و همکارانش به SMC نگاه کردند. آنها این تحقیق را با استفاده از آرایه میلیمتری آتاکاما (ALMA) که شامل ۶۶ تلسکوپ رادیویی در شمال شیلی است، انجام دادند.
در حالی که مطالعات قبلی از SMC و مناطق تشکیل ستارگان آن فاقد وضوح لازم برای مشاهده ابرهای فیلامنتی بودند، ALMA امکان مشاهده با وضوح بالا از این کهکشان کوتوله را فراهم کرد که به دانشمندان کمک کرد تا تشخیص دهند که آیا چنین ساختارهایی وجود دارند یا خیر.
“در مجموع، ما دادههایی از ۱۷ ابر مولکولی جمعآوری و تجزیه و تحلیل کردیم. هر یک از این ابرهای مولکولی ستارگان نوزادی به جرم ۲۰ برابر خورشید ما داشتند”، توکودا گفت. “ما دریافتیم که حدود ۶۰ درصد از ابرهای مولکولی که مشاهده کردیم ساختار فیلامنتی با عرض حدود ۰.۳ سال نوری داشتند، اما ۴۰ درصد باقیمانده شکل ‘پفی’ داشتند.”
تیم همچنین دریافت که دمای داخل ابرهای مولکولی فیلامنتی بالاتر از دمای ابرهای مولکولی پفی است. محققان بر این باورند که این تفاوت دما احتمالاً به سن این ابرها مرتبط است.
نتایج نشان میدهند که دمای بالای ابرهای فیلامنتی به برخورد این ابرها مرتبط است. زمانی که دما بالا باشد، ابرها کمتر آشفتهاند، اما وقتی خنک میشوند، ابرها بیشتر بینظم میشوند و این باعث میشود که شکل پفی پدید آید.
این موضوع بر شکلگیری ستارگان تأثیر میگذارد، به طوری که ابرهای فیلامنتی بیشتر احتمال دارند که تجزیه شوند و ستارگان کمجرم مانند خورشید را شکل دهند. اما اگر ابر شکل پفی به خود بگیرد، ممکن است برای ابرها سخت باشد که تجزیه شوند و ستارگان کمجرم شکل بگیرند.
“این مطالعه نشان میدهد که محیط، مانند تأمین کافی عناصر سنگین، برای حفظ ساختار فیلامنتی حیاتی است و ممکن است نقش مهمی در شکلگیری سیستمهای سیارهای ایفا کند”، توکودا گفت. “در آینده، مقایسه نتایج ما با مشاهدات ابرهای مولکولی در محیطهای غنی از عناصر سنگین، از جمله کهکشان راه شیری، اهمیت خواهد داشت.”
توکودا افزود که مطالعاتی از این دست باید بینشهای جدیدی در مورد شکلگیری ابرهای مولکولی و چگونگی تغییر آنها در طول زمان فراهم کند، و بدین ترتیب تصویری دقیقتر از تکامل کلی کیهان ارائه دهد.
