پیرترین و جوان‌ترین ستاره‌های جهان کدامند؟

آیا ستاره‌شناسان می‌دانند که کدام ستاره پیرترین و کدام ستاره جوان‌ترین ستاره جهان است؟ چگونه می‌توان به این سوال پاسخ داد؟ دانشمندان چندین گزینه بالقوه برای پاسخ به این سوال دارند.

کد خبر: ۵۲۷۳۲۵

تاریخ: ۰۲ آبان ۱۴۰۱ - ۰۸:۳۰

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از لایو ساینس، در میان ستارگان بی‌شماری که در گستره‌ فضا می‌درخشند، برخی آنقدر پیر هستند که طلوع جهان را تجربه کرده‌اند و برخی دیگر آنقدر جوان هستند که حتی قوی‌ترین تلسکوپ‌های روی زمین نیز قادر به رصد آنها نبوده‌اند. اما آیا می‌توان فهمید که کدام ستاره جوان‌ترین و کدام یک مسن‌ترین ستاره در جهان است؟ تعیین جوان‌ترین ستاره جهان کار دشواری است، زیرا به طور دائم ستاره‌های جدید در حال متولد شدن هستند، اما در میان آن دسته‌ از ستاره‌هایی که می‌شناسیم چند گزینه وجود دارد.

این در حالی است که دانشمندان قدیمی‌ترین ستاره ثبت‌شده جهان با نام مستعار متوشالح (Methuselah) یا HD140283 را دهه‌ها است که می‌شناسند.

ستاره‌ها در اعماق ابرهای عظیمی از غبار و گاز به نام سحابی متولد می‌شوند. برخی از توده‌های گاز در سحابی‌ها به قدری با جذب مواد، سنگین می‌شوند که گرانش، آن‌ها را مجبور به فروپاشی می‌کند و کشش گرانشی شدید در مرکز یک ابر در حال فروپاشی باعث می‌شود که گازی که عمدتاً هیدروژن است به یک پیش‌ستاره تبدیل شود. این جنین‌های ستاره‌ای شروع به همجوشی هسته‌های هیدروژنی به هلیوم می‌کنند و در این فرآیند از خود تشعشاتی ساطع می‌کنند. یک ستاره را تا زمانی که انرژی منتشر نکند نمی‌توان ستاره نامید.

روبینگ دانگ (Ruobing Dong)، ستاره‌شناس و استادیار گروه فیزیک و نجوم در دانشگاه ویکتوریا در کانادا، این ستاره‌های نوپا را رصد کرده است. وی در سال ۲۰۲۲ مطالعه‌ای را در مجله "Nature Astronomy" منتشر کرد که در آن روی یک منظومه پیش‌ستاره دوتایی که تصور می‌شود تنها حدود یک میلیون سال قدمت داشته باشند، پژوهش انجام شده بود. دونگ و همکارانش توانستند سن تقریبی برخی از این جنین‌های ستاره‌ای را تعیین کنند.

دونگ به لایو ساینس گفته است، وقتی ستارگان دچار فوران‌های برافزایشی می‌شوند، داغ‌تر و درخشان‌تر می‌شوند. مواد اطراف آنها گرم می‌شود. یخ موجود در قرص پیش سیاره‌ای ممکن است تبخیر شود و برخی واکنش‌های شیمیایی ممکن است به دلیل گرم شدن مواد ایجاد شود.

از آنجایی که ستارگان جوان هنوز در حال جمع‌آوری مواد هستند، در نتیجه فواره‌های عظیم گاز یا جریان‌های گازی را از هر دو طرف خارج می‌کنند. این بدان معنی است که آنها هنوز در حال افزایش جرم هستند. از آنجایی که جریان خروجی با افزایش سن ستاره محو می‌شود، مقدار گاز آزاد شده به ستاره شناسان کمک می‌کند تا سن یک ستاره را تخمین بزنند. گاز بیشتر به معنای جوانتر بودن یک ستاره است.

در همین حال، بررسی‌های انجام شده برای تخمین سن ستاره HD140283 جنجال برانگیز بوده است. تخمین‌های اولیه از مشاهده‌های انجام‌شده در سال ۲۰۰۰، قدمت این ستاره را ۱۶ میلیارد سال نشان می‌دهد؛ این بدان معناست که عمر این ستاره، قدیمی‌تر از مه‌بانگ و تولد جهان است که حدود ۱۳.۸ میلیارد سال پیش رخ داده است. البته ستاره‌شناسان بلافاصله این موضوع را مطرح کردند که احتمالا در نحوه محاسبه سن این ستاره خطایی وجود داشته است. در غیر این صورت، این احتمال وجود دارد که جهان چندین سال زودتر از آنچه قبلاً تصور می‌شد به وجود آمده باشد.

برای حل این موضوع، ستاره‌شناسان از تلسکوپ فضایی هابل برای تعیین مجدد سن ستاره HD140283 در سال ۲۰۱۳ استفاده کردند و بر اساس درخشندگی و فاصله آن از زمین، که حدود ۱۹۰ سال نوری است، تخمین زدند که سن آن ۱۴.۵ میلیارد سال است. این عدد نشان می‌داد که ستاره مورد نظر کمی قدیمی‌تر از کیهان است که باید گفت خطاهایی در تخمین سن آن وجود داشته است.

هاوارد باند (Howard Bond)، ستاره شناس بازنشسته موسسه علمی تلسکوپ فضایی، مرکز عملیات تلسکوپ فضایی هابل در مریلند می‌گوید: ما این فاصله را به منظور تعیین درخشندگی مطلق و در نتیجه سن ستاره، با کمک مطالعات نظری تکامل ستاره‌ها اندازه‌گیری کردیم. ما سنی را یافتیم که با سن کیهان سازگار بود.

سن جدید تخمین زده شده برای این ستاره حدود ۱۲ میلیارد سال است.

باند تأکید می‌کند: متوشالح یک ستاره زیرغول‌ (Subgiant) بوده که از بسیاری از ستارگان دیگر درخشان‌تر است، اما هنوز به درخشانی ستارگان غول پیکری نیست که به قدری بزرگ هستند که نسبت اندازه آن‌ها با دما و حجم‌شان غیرعادی به نظر می‌رسد. زیرغول‌ها، قرمزتر از ستاره‌های غول‌پیکر هستند. ستارگان با سوزاندن هیدروژن در هسته خود و تبدیل آن به هلیوم از طریق همجوشی هسته‌ای انرژی آزاد می‌کنند. ستارگان پرجرم زمانی که شروع به تخلیه ذخایر هیدروژن خود می‌کنند به فاز زیرغول می‌رسند. در این مرحله از زندگی یک ستاره، روشنایی یا درخشندگی آن، راهی عالی برای تخمین سن آن است. کم‌نور تر بودن ستارگان زیرغول به معنای پیرتر بودن آن‌ها است.

ستاره متوشالح یا HD140283  در طی میلیاردها سال به آرامی کم‌نورتر شده است، اگرچه نزدیکی آن به زمین باعث می‌شود که برای ما چندان کم‌نور نباشد و با دوربین شکاری مناسب قابل مشاهده باشد. ‌باید گفت که خورشید سیاره ما در مقایسه با این ستاره‌ها کمتر از پنج میلیارد سال سن دارد و انتظار می‌رود که حدود پنج میلیارد سال دیگر نیز به زندگی خود ادامه دهد و پس از آن سرد شود.