کربن موجود در استخوانهای ما، همانند بسیاری از عناصر دیگر، از طریق همجوشی درون ستارگان شکل گرفته و سپس به فضا پرتاب شده است تا کیهان را با عناصری که برای زندگی ضروری هستند، بارور کند. تیمی از پژوهشگران این سفر را مورد بررسی قرار دادهاند و در این مسیر، یک نوار نقاله غولپیکر کهکشان ما را احاطه کرده است و نتایج شگفتانگیزی را به دست آوردهاند.
کربن یکی از عناصر بنیادین موجود در بدن ما است. نخستین عناصری که پس از شکلگیری کیهان، حدود ۱۳.۷ میلیارد سال پیش پدید آمدند، عمدتاً هیدروژن و مقداری هلیوم بودند. کربن بدن ما درون ستارگان از طریق فرایندی به نام هستهسازی (Nucleosynthesis) ساخته شده است.
هنگامی که ستارگان تکامل مییابند، یک سری واکنشهای همجوشی را پشت سر میگذارند که در آن، اتمهای هیدروژن به هلیوم و سپس هستههای هلیوم به کربن تبدیل میشوند. در این فرایند، سه اتم هلیوم-۴ با هم ترکیب میشوند تا یک اتم کربن-۱۲ تشکیل دهند. دمایی حدود ۱۰۰ میلیون کلوین برای این فرایند لازم است و در این میان، نیرویی رو به بیرون به نام نیروی گرماهستهای ایجاد میشود. در بخش اصلی عمر ستاره، این نیرو با نیروی گرانش که به سمت داخل میکشد، در تعادل است.
در نقطهای از تکامل ستاره که به جرم آن بستگی دارد، مواد تشکیلدهنده ستاره به وسیله سحابی سیارهای یا انفجار ابرنواختری به فضا پرتاب میشوند. در نهایت، این عناصر سنگینتر راه خود را به مهدهای ستارهای جدید پیدا میکنند، جایی که نسل بعدی ستارگان و حتی سیارات و حیات شکل میگیرند.
دانشمندان از ایالات متحده و کانادا در تحقیقات جدید خود نشان دادهاند که اتمهای آزادشده کربن، به صورت تصادفی در فضا سرگردان نمیشوند تا خانه جدیدی پیدا کنند. بلکه، مطالعات آنها نشان میدهد که در کهکشانهایی مانند راه شیری، که در آن شکلگیری ستارگان هنوز فعال است، این اتمها مسیری غیرمستقیم را طی میکنند. جریانهای غولپیکری به نام محیط میانکهکشانی (Circumgalactic Medium) که کهکشان را احاطه کرده و به فضای بینکهکشانی گسترش مییابد، این مواد تازهپرتابشده را از ستارگان بیرون میکشند و سپس دوباره به داخل کهکشان بازمیگردانند، جایی که ستارگان جدید تشکیل میشوند.
اعتبار تصویر: ESA/Gaia/DPAC
برای رسیدن به این نتیجه، این تیم از طیفنگار منشأ کیهانی (COS) تلسکوپ فضایی هابل استفاده کردند. این ابزار، امکان مطالعه جزئیات تابش فرابنفش از ۹ کوازار دوردست را فراهم کرد. آنها تأثیر محیط میانکهکشانی ۱۱ کهکشان دیگر با مناطق فعال تشکیل ستاره را بررسی کردند. نتایج نشان داد که نور توسط کربن جذب میشود. در یکی از کهکشانها، کربن در جریانی به دام افتاده بود که تا فاصلهای نزدیک به ۴۰۰ هزار سال نوری امتداد داشت. برای مقایسه، این فاصله حدود چهار برابر قطر کهکشان راه شیری ما است!
این کشف چشمانداز جدیدی از تکامل ستارگان ارائه میدهد و نشان میدهد که به جای سرگردانی آرام عناصر در فضا، این سفر بسیار پرتلاطمتر است. با این حال، تحقیقات بیشتری برای درک کامل محیط میانکهکشانی و تأثیر آن بر تشکیل ستارگان لازم است. این مطالعات نه تنها درک بهتری از چرخه زندگی ستارگان به ما میدهد، بلکه به فهم نحوه تکامل کهکشانها، علت وجود کهکشانهای فعال در شکلگیری ستاره و کهکشانهایی که به بیابانهای ستارهای تبدیل شدهاند نیز کمک میکند.