کشف ستاره ای که طلا دارد! - وبلاگ اخبار جدید

به گزارش وبلاگ اخبار جدید، دانشمندان با تجزیه و تحلیل یک ستاره فراخورشیدی به نام HD 222925 که در واقع در سرانجام عمر خود به سر می برد، به طرز جالب توجهی متوجه شدند که بیشتر ترکیبات آن از عناصر سنگین در پایین جدول تناوبی، از جمله طلا تشکیل شده که به ندرت در ستارگان دیگر یافت می شوند.

به گزارش وبلاگ اخبار جدید، شاید برای بسیاری از شما جالب باشد که در درون ستارگان چه ترکیباتی وجود دارد. این موضوع در خصوص ستارگان در حال مرگ می تواند حتی مجذوب نماینده تر باشد، زیرا به وسیله روش های نو می توان بسیاری از ترکیبات آن ها را با دقت بسیار بالایی تشخیص داد. ستاره فراخورشیدی HD 222925 یکی از کاندیدا های بسیار مجذوب نماینده برای اخترشناسان در جهت شناسایی ترکیبات موجود در آن است. دانشمندان با تجزیه و تحلیل این جسم کم نور، پیروز شدند 65 عنصر مجزا در آن را شناسایی نمایند. این بیشترین تعداد عنصری است که تا به امروز در یک جرم منفرد در خارج از منظومه شمسی یافت شده است، که بیشتر آن ها عناصر سنگینی از پایین جدول تناوبی هستند که به ندرت در ستارگان دیگر یافت می شوند.

از آنجایی که این عناصر تنها می توانند در رویداد های بسیار پرانرژی مانند ابرنواختر ها یا ادغام ستاره های نوترونی، به وسیله مکانیزمی به نام فرآیند جذب سریع نوترون شکل بگیرند، ترکیب این ستاره می تواند وسیله ای برای کسب اطلاعات بیشتر در خصوص چگونگی شکل گیری عناصر سنگین باشد. رودرر یکی از دانشمندان حاضر در این مطالعه گفت: تا جایی که من می دانم، شناسایی این تعداد عنصر، یک رکورد برای هر جرمی فراتر از منظومه شمسی است؛ و چیزی که این ستاره را بسیار منحصر به فرد می نماید این است که نسبت بسیار بالایی از عناصر لیست شده در امتداد دو سوم پایین جدول تناوبی دارد. ما حتی طلا را در این ترکیبات کشف کردیم. این عناصر به وسیله فرآیند جذب سریع نوترون ساخته شده اند. این دقیقاً همان چیزی است که ما در کوشش برای درک آن هستیم.

دانشمندان می گویند ستارگان کارخانه هایی هستند که بیشتر عناصر موجود در کیهان را فراوری می نمایند. در کیهان اولیه، هیدروژن و هلیوم - هنوز دو عنصر فراوان در کیهان - تقریباً همه مواد را تشکیل می دادند. اولین ستارگانی که در اثر گرانش تشکیل شدند، توده هایی از این هیدروژن و هلیوم را به هم نزدیک کرد. این ستارگان در کوره های همجوشی هسته ای خود، هیدروژن را به هلیوم تبدیل کردند. سپس هلیوم به کربن و به همین ترتیب، با تمام شدن عناصر سبک تر تا زمانی که آهن فراوری گردد، عناصر سنگین و سنگین تر را با هم ترکیب می نمایند. آهن می تواند ذوب گردد، اما انرژی زیادی مصرف می نماید - بیش از آن چیزی که چنین همجوشی فراوری می نماید - بنابراین یک هسته آهنی نقطه پایانی ستاره است. هسته که دیگر به وسیله فشار بیرونی همجوشی پشتیبانی نمی گردد، تحت گرانش فرو می ریزد و ستاره منفجر می گردد.

برای ایجاد عناصر سنگین تر از آهن، فرآیند جذب نوترون سریع یا فرآیند r مورد احتیاج است. انفجار های واقعاً پرانرژی مجموعه ای از واکنش های هسته ای را ایجاد می نمایند که در آن هسته های اتمی با نوترون ها برخورد می نمایند تا عناصر سنگین تر از آهن را سنتز نمایند. رودرر می گوید: شما برای این فرآیند به تعداد زیادی نوترون آزاد و مجموعه شرایطی با انرژی بسیار بالا احتیاج دارید تا آن ها را آزاد کنید و به هسته اتم اضافه کنید. اما محیط های زیادی وجود ندارد که در آن چنین اتفاقی بیفتد. ولی ما خوش شانس هستیم، زیرا HD 222925 را داریم که در فاصله 1460 سال نوری از ما قرار گرفته است، و چنین محیطی را عرضه می نماید. این غول سرخ از مرحله عمر خود گذشته است، هیدروژن آن تمام شده و اکنون هلیوم را در هسته خود ذوب می نماید. بعلاوه آن چیزی است که به عنوان یک ستاره فاقد فلز شناخته می گردد، اما بسیار غنی از عناصری سنگینی است که فقط به وسیله فرآیند r فراوری می شوند.

بنابراین، عناصر فرآیند r به شکل خاصی در سراسر ابر مولکولی هیدروژن و هلیوم که HD 222925 حدود 8.2 میلیارد سال پیش از آن شکل گرفته، توزیع شده بود. این به شکل خاص نیز باید انفجاری بوده باشد که عناصر فرآیند r را به فضا پرتاب نموده است. حال این سوال مهم مطرح می گردد که این عناصر، دقیقاً چه چیزی هستند؟ و اینجاست که HD 222925 منحصر بفرد بودن خود را به ما نشان می دهد. ما قبلاً می دانستیم که این ستاره سرشار از عناصر فرآیند r است. رودرر و تیمش از بررسی طیفی استفاده کردند تا دقیقا تعیین نمایند که کدام یک از این عناصر در آن وجود دارد. این تکنیکی است که بر تقسیم طول موج نور از یک ستاره به طیفی از طول موج ها متکی است.

این دانشمندان می گویند؛ بعضی از عناصر می توانند طول موج های خاصی از نور را تقویت یا کمرنگ نمایند، زیرا اتم ها، فوتون ها را جذب نموده و دوباره ساطع می نمایند. سپس می توان آن ویژگی های گسیل و جذب در طیف را تجزیه و تحلیل کرد و عناصری که آن ها را فراوری نموده اند، ردیابی کرد و فراوانی آن ها را شناسایی کرد. از 65 عنصری که تیم به این روش شناسایی کرد، 42 عنصر - تقریباً دو سوم - عناصر فرآیند r بودند. این ها شامل گالیم، سلنیوم، کادمیوم، تنگستن، پلاتین، طلا، سرب و اورانیوم است. از آنجایی که HD 222925 هیچ چیز عجیب و غریب دیگری در ترکیب شیمیایی خود نشان نمی دهد، به این معنی است که می توانیم آن را نماینده بازده فراوری شده به وسیله منبع فرآیند r در نظر بگیریم.

اگرچه ما نمی دانیم که آیا فرآیند های r که این عناصر را فراوری نموده اند در یک برخورد ستاره نوترونی یا یک ابرنواختر خشن اتفاق افتاده است، اما جزئیاتی که اکنون در اختیار داریم به این معنی است که از این ستاره می توان به عنوان نوعی طرح اولیه برای درک خروجی فرآیند r استفاده گردد. آنا فربل، فیزیکدان دانشگاه MIT، می گوید: ما اکنون از جزئیات خروجی عنصر به عنصر بعضی از رویداد های فرآیند r که در اوایل دنیا اتفاق افتاده است، مطلعیم. ما باید کوشش کنیم مدل هایی را توسعه دهیم که بتواند رویداد های فرآیند r را برای ما توضیح دهد. این تحقیق در مجله The Astrophysical Journal Supplement Series پذیرفته شده و در وبسایت arXiv در دسترس است.

منبع: sciencealert

ترجمه: مصطفی جرفی-وبلاگ اخبار جدید