وفقًا للنماذج الكونية الحديثة ، بدأ الكون في حدث كارثي يعرف باسم الانفجار العظيم. حدث ذلك منذ حوالي 13.8 مليار سنة ، وأعقبته فترة من التوسع والتبريد. خلال ذلك الوقت ، تشكلت أول ذرات هيدروجين مع تجمع البروتونات والإلكترونات وولد القوى الأساسية للفيزياء. ثم ، بعد حوالي 100 مليون سنة من الانفجار الكبير ، بدأ ظهور النجوم والمجرات الأولى.
كان تكوين النجوم الأولى هو أيضًا ما سمح بخلق عناصر أثقل ، وبالتالي تشكيل الكواكب وكل الحياة كما نعرفها. ومع ذلك ، حتى الآن ، كيف ومتى حدثت هذه العملية كانت نظرية إلى حد كبير لأن الفلكيين لم يعرفوا أين يمكن العثور على أقدم النجوم في مجرتنا. ولكن بفضل دراسة جديدة أجراها فريق من علماء الفلك الإسبان ، ربما وجدنا للتو أقدم نجم في درب التبانة!
ظهرت الدراسة التي تحمل عنوان "J0815 + 4729: نجم قزم بدائي كيميائيًا في المجرة هالو لوحظ مع Gran Telescopio Canarias" مؤخرًا في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية. ضم الفريق ، بقيادة ديفيد س. أغوادو من معهد أستروفيسيكا دي كانارياس (IAC) ، أعضاء من جامعة لا لاغونا والمجلس القومي للبحوث الإسبانية (CSIC).
يقع هذا النجم على بعد 7500 سنة ضوئية تقريبًا من الشمس ، وتم العثور عليه في هالة درب التبانة على طول خط البصر إلى كوكبة الوشق. يُعرف هذا النجم باسم J0815 + 4729 ، ولا يزال في تسلسله الرئيسي ولديه كتلة منخفضة (حوالي 0.7 كتلة شمسية) ، على الرغم من أن فريق البحث يقدر أن درجة حرارة سطحه تبلغ حوالي 400 درجة حرارة - 6215 كلفن (5942 درجة) C ؛ 10،727 درجة فهرنهايت) مقارنة بـ 5778 كلفن (5505 درجة مئوية ؛ 9940 درجة فهرنهايت).
من أجل دراستهم ، كان الفريق يبحث عن نجم أظهر علامات ضعف المعدن ، مما يشير إلى أنه كان في تسلسله الرئيسي لفترة طويلة جدًا. اختار الفريق لأول مرة J0815 + 4729 من مسح Sloan Digital Sky Survey-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (SDSS-III / BOSS) ثم أجرى فحوصات مطيافية للمتابعة لتحديد تكوينه (ومن ثم عمره).
تم ذلك باستخدام نظام التحليل الطيفي والتصوير (ISIS) في تلسكوب William Herschel (WHT) والنظام البصري للتصوير والتحليل الطيفي المتكامل منخفض الدقة (OSIRIS) في Gran Telescopio de Canarias (GTC) ، التي تقع في Observatorio del Roque de los Muchachos في جزيرة لا بالما.
تمشيا مع ما تتوقعه النظرية الحديثة ، تم العثور على النجم في هالة المجرة - المكون الممتد من مجرتنا الذي يتجاوز القرص المجري (الجزء المرئي). في هذه المنطقة يعتقد أن أقدم النجوم وأكثرها فقراً بالمعادن موجودون في المجرات ، ولهذا السبب كان الفريق واثقاً من أنه يمكن العثور على نجم يعود إلى أوائل الكون هنا.
كما أوضح جوناي غونزاليس هيرنانديز - أستاذ من جامعة لا لاغونا ، وعضو في IAC ومؤلف مشارك في الورقة - في بيان صحفي صادر عن IAC:
"تتوقع النظرية أن هذه النجوم يمكنها استخدام مواد من المستعرات الأعظمية الأولى ، التي كان أسلافها أول النجوم الضخمة في المجرة ، بعد حوالي 300 مليون سنة من الانفجار العظيم. على الرغم من عمره ، وبُعده عنّا ، لا يزال بإمكاننا مراقبته ".
أكدت أطياف حصل عليها كل من أدوات ISIS و OSIRIS أن النجم كان ضعيفًا في المعادن ، مشيرًا إلى أن J0815 + 4729 لا يحتوي إلا على جزء واحد من المليون من الكالسيوم والحديد الذي تحتوي عليه الشمس. بالإضافة إلى ذلك ، لاحظ الفريق أيضًا أن النجم يحتوي على نسبة كربون أعلى من شمسنا ، وهو ما يمثل حوالي 15 ٪ من وفرته الشمسية (أي الوفرة النسبية لعناصره).
باختصار ، قد يكون J0815 + 4729 النجم الأكثر فقراً من الحديد والغني بالكربون المعروف حاليًا لعلماء الفلك. علاوة على ذلك ، كان العثور عليه صعبًا إلى حد ما لأن النجم ضعيف في اللمعان ودفن في كمية هائلة من بيانات أرشفة SDSS / BOSS. كما أشار كارلوس أليندي بريتو ، باحث آخر في اللجنة الاستشارية الدولية ومؤلف مشارك في الورقة ، إلى ما يلي:
"تم وضع هذا النجم بعيدًا في قاعدة بيانات مشروع BOSS ، من بين مليون من الأطياف النجمية التي قمنا بتحليلها ، الأمر الذي يتطلب جهدًا ملحوظًا في الملاحظة والحساب. يتطلب التحليل الطيفي عالي الدقة على التلسكوبات الكبيرة للكشف عن العناصر الكيميائية في النجم ، والتي يمكن أن تساعدنا على فهم المستعرات الأعظمية الأولى وأسلافها ".
في المستقبل القريب ، يتوقع الفريق أن الجيل القادم من الأطياف يمكن أن يسمح بإجراء مزيد من الأبحاث التي تكشف المزيد عن الوفرة الكيميائية للنجم. تشمل هذه الأدوات جهاز مطياف HORS عالي الدقة ، والذي هو حاليًا في مرحلة تجريبية على Gran Telescopio Canarias (GTC).
قال رافائيل ريبولو ، مدير IAC وأحد المؤلفين المشاركين للصحيفة: "إن الكشف عن الليثيوم يعطينا معلومات مهمة تتعلق بتركيب نوى بيغ بانغ". "نحن نعمل على مخطط طيفي عالي الدقة وطيف واسع من أجل قياس التركيب الكيميائي التفصيلي للنجوم ذات الخصائص الفريدة مثل J0815 + 4719."
من المؤكد أن هذه الدراسات المستقبلية ستكون بمثابة نعمة لعلماء الفلك وعلماء الكونيات. بالإضافة إلى كونها فرصة لدراسة النجوم التي تكونت عندما كان الكون لا يزال في مهده ، يمكنهم تقديم رؤية جديدة في المراحل المبكرة من الكون ، وتشكيل النجوم الأولى ، وخصائص النجوم المتفجرة الأولى. وبعبارة أخرى ، فإنهم سيقربوننا خطوة لمعرفة كيفية تشكيل الكون كما نعرفه وتطوره.
