جرم بزرگ ترین ستاره جهان که به تازگی کشف شده، دانشمندان را غافلگیر کرده است. این اکتشاف جدید تخمینهای قبلی ستاره شناسان را نقض میکند.
مطالعه ستارههای غول پیکر اصلاً کار سادهای نیست. این ستارهها بسیار مرموز هستند. اخیراً بزرگ ترین ستاره جهان کشف شد. این ستاره به اندازه تخمین ستاره شناسان، پر جرم نیست. با این حال جرم قابل توجه و شوکه کنندهای در مقایسه با خورشید دارد.
بزرگ ترین ستاره جهان و جرم غافلگیر کننده آن
پرجرمترین ستاره شناخته شده در جهان، جرم کمتری نسبت آنچه دانشمندان تصور میکردند، دارد. با این حال این گلوله گازی حیرتانگیز پر جرمترین ستاره شناخته شده در جهان است. این ستاره غول پیکر به نام R136a1 در فاصله ۱۶۰ هزار سال نوری از زمین و در ابر ماژلانی بزرگ در مرکز سحابی رتیل قرار داد.
هفته گذشته ستاره شناسان اعلام کردند که مشاهدات آسمانی که از تلسکوپ جنوبی جمینی در شیلی به دست آمده است، واضحترین تصویری که تا کنون از این ستاره گرفته شده را ثبت کرده است.
به مدت سالها، دادهها حاکی از آن بود که جرم این ستاره بین ۲۵۰ تا ۳۵۰ برابر جرم خورشید است. اما نمای جدید این ستاره نشان میدهد که جرم آن بین ۱۷۰ تا ۲۳۰ برابر خوشید است. در نظر داشته باشد که حتی همین جرم هم، این ستاره را تبدیل به یک هیولای درخشان میکند.
ما نمیدانیم که حد بالا برای جرم یک ستاره چیست؛ اما محاسبات و مدل سازیها نشان میدهد که باید یک حد و حدود برای آن وجود داشته باشد.
بر اساس گفتههای دانشمندان در نقطهای به نام محدودیت ادینگتون، فشار بیرونی ناشی از تابش هسته از فشار گرانشی درونی بیشتر میشود و در نتیجه مواد لایههای بیرونی ستاره به بیرون پرتاب میشوند.
در تحقیقات قبلی «۱۵۰ جرم خورشیدی» به عنوان حد ادینگتون تعیین شد. سپس دادههای جدیدی در مورد ستارههای R136 به دست آمدند که جرم بسیار بالاتری داشتند. این ستارهها علاوه بر رد کردن حد ادینگتون، مدلهای تشکیل ستارهها را نیز به چالش کشیدند.
در تحقیقات نشان داده شد که این ستارههای عظیم میتوانند از طریق ادغامهای ستارهای شکل بگیرند؛ با این حال هنوز پاسخی در مورد مشکل حد ادینگتون پیدا نشد.
گروه تحقیقاتی در بیانیه مطبوعاتی درباره بزرگ ترین ستاره جهان (R136a1) گفت:
حتی با این تخمین پایینتر همچنان ستاره R136a1 واجد شرایط است که آن را پرجرمترین ستاره شناخته شده بنامیم.
برای این که بیشتر متوجه این اندازه شوید میتوانید به این توجه کنید که جرم زمین در حدود ۶,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰ کیلوگرم است. جرم مشتری حتی ۳۱۸ برابر این عدد است. با این حال توجه کنید که خورشید به تنهایی ۹۹/۸ درصد از جرم کل منظومه شمسی را تشکیل میدهد.
برای مقایسه اندازه میتوان به این اشاره کرد که در واقع حدوداً یک میلیون کره زمین در داخل خورشید جای میگیرند! حالا به این فکر کنید که جرم ستاره غول پیکر R136a1 بین ۱۷۰ تا ۲۳۰ برابر خورشید است.
ونو ام. کالاری (Venu M. Kalari) یک ستاره شناس در بنیاد ملی علوم NOIRLab و نویسنده مقاله گفت:
حد بالای جرم ستارهها ممکن است از تخمین قبلی ستاره شناسان کمتر باشد.
این مسئله پیامدهای مهمی برای تشکیل عناصر سنگین در کیهان دارد. احتمالاً میدانید که ستارگان پر جرم به سیاه چاله ختم میشوند. یک حد بالایی برای این اتفاق وجود دارد. یک ستاره با بیش از ۱۳۰ جرم خورشید میتواند به عنوان یک «ابرنواختر ناپایدار جفتی» منفجر شود.
در طول این رویداد وحشتناک، فرآیندهای زیراتمی منجر به تولید عناصر سنگین میشود. در نتیجه اگر ستارههای کمتری با این حدود جرم در کیهان وجود داشته باشند، باید در مورد سهم بالقوه ابرنواخترهای ناپیدار جفتی در عناصر سنگینی که در فضا مشاهده میشوند، تجدید نظر کنیم.
البته نمیتوان زیاد بر اهمیت وجود ابرنواخترهای ناپایدار زوجی تاکید کرد؛ زیرا فقط یک ابرنواختر ناپایدار جفتی از یک ستاره با جرم ۳۰۰ خورشید میتواند، فلزات بیشتری نسبت به کل تابع جرم ستارهای زیر آن تولید کند و در محیط بین ستارهای آزاد کند.
در این صورت نتایج تحقیقات کالاری ممکن است، درک ما را از مدل سازی تکامل شیمیایی کهکشانی و عناصری در کیهان به ویژه آنهایی که از مرگ انفجاری ستارگانی با جرم بیش از ۱۵۰ جرم خورشیدی ایجاد شدهاند (ستارگان همراه با بیگ بنگ) تغییر دهد.
چرا مشاهده بزرگ ترین ستاره جهان تا الان ممکن نبود؟
اساساً سوزانترین و عظیمترین ستارگان جهان، زودگذرترین و دوردستترین ستارههای جهان هستند. اجرام ستارهای عظیم در داخل خوشههای ستارهای پر جمعیتی قرار دارند که توسط گرد و غبار پنهان شدهاند.
دقیقاً مانند همین ستاره عظیم R136a1 که در سحابی رتیل پنهان شده بود. این امر، تشخیص ویژگیهای دقیق یک ستاره عظیم را با تجهیزات فعلی ما روی زمین بسیار دشوار میکند. در واقع ستارههای دیگر به نوعی در مشاهدات ما دخالت می کنند و مانع میشوند.
این تصویر مقایسه بین وضوح تصویرگر zorro در تلسکوپ جمینی (سمت چپ) و تصویر قبلی ستاره R136a1 است که توسط تلسکوپ هابل ناسا و آژانس فضایی اروپا (سمت راست) گرفته شده بود.
بر اساس گزارش سازمان NOIRLab، ستارههای غول پیکر در جوانی میمیرند و زندگی کوتاهتری دارند. این ستارهها، ذخایر سوخت خود را تنها در چند میلیون سال میسوزانند. برای مقایسه دقت کنید که سن خورشید کهکشان ما هنوز کمتر از نیمه عمر خود (۱۰ میلیارد سال) است.
علاوه بر این برای شناسایی ستارگان بسیار پر جرم که در خوشه ستارهای پوشیده از غبار قرار دارند، محدودیت زمانی وجود دارد. با این حال تلسکوپ جمینی با وضوح بی سابقهای از R136a1 تصویربرداری کرده است. این تلسکوپ از ابزار ویژهای به نام zorro برای دور زدن برخی موانع غول پیکر استفاده می کند.
ابزار zorro از تکنیکی به نام تصویربرداری لکهای استفاده کرد که به تلکوپ کمک می کند تا بر اثر تاری ناشی از جو زمین غلبه کند. تاری اتمسفر، مانع بزرگی برای رصدهای تلسکوپ است. در واقع همین تاری اتمسفر، علت پرتاب تلسکوپ هابل در سال ۱۹۹۰ توسط ناسا بود. ریکاردو سالیناس یکی از نویسندگان مقاله میگوید:
با توجه به شرایط مناسب، یک تلسکوپ ۸/۱ متری (جمینی) نه تنها میتواند با هابل رقابت کند، بلکه میتواند با جیمز وب نیز رقابت کند. مشاهدات zorro، مرزهای امکانات تصویربرداری لکهای را جا به جا میکند.
کالاری گفت:
ما این کار را به عنوان یک رصد اکتشافی آغاز کردیم تا ببینیم zorro چقدر در رصد کردن این اشیاء موفق است؛ اما ما در تفسیر نتایج خود احتیاط میکنیم. مشاهدات ما نشان میدهد که پر جرمترین ستارهها ممکن است به اندازه تصورات قبلی بزرگ نباشند.