استفاده از اکسیژن برای ردیابی تکامل کیهانی

مطالعه جدیدی که توسط دانشگاه کالیفرنیا انجام شد، نشان داد که چگونه ستارگان داغ و جوان اکسیژن را در جهان اولیه یونیزه کرده و بر تکامل کیهانی در طول زمان اثر گذاشته است.

این مطالعه نخستین اندازه گیری ها را از تغییر انرژی خطوط انتشار اکسیژن از زمان حال تا ۱۲.۵ میلیارد سال قبل نشان می دهد.

انرژی اکسیژن یونیزه مضاعف هر قدر که در زمان به عقب برگردیم، افزایش می یابد در حالی که انرژی اکسیژن تک یونیزه تا ۱۱ میلیارد سال قبل افزایش می یابد و تا دو میلیارد سال قبل تر از آن کاهش می یابد.

علت این دو تحول متفاوت به تغییرات فیزیکی شرایط داخلی کهکشان های ستاره ساز مربوط است. مقدار انرژی یونیزه شده ورودی به گاز بوسیله ستارگان تازه شکل گرفته در جهان اولیه بسیار بالاتر بود.

نتایجی که به تازگی در باشگاه ماهانه انجمن نجوم سلطنتی منتشر شده، به تعیین چارچوب برای بررسی های آتی با استفاده از نسل جدید تلسکوپ ها مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب کمک می کند، به طوری که به محققان اجازه خواهد داد  شرایط داخلی کهکشان های ستاره ساز را در دوره کهکشان های اولیه مطالعه کنند.

یک کهکشان می تواند یک کارخانه تولید ستارگان از گاز سرد باشد، این در حالی است که بعضی از کهکشان ها نسبت به یکدیگر ستارگان بیشتری را شکل می دهند.  بنابراین آنچه که پارامترهای تکاملی کهکشان را تعریف می کند، نرخ تشکیل ستارگان، جرم ستاره ای و محتوای گاز است.

نرخ تشکیل ستارگان در کهکشان همیشه یکسان نیست. نرخ شکل گیری ستارگان معمولی در کهکشان ها برای ۲ تا ۳ میلیارد سال اول پس از انفجار بزرگ افزایش یافته و برای ۱۰ تا ۱۱ میلیارد سال بعد از آن کاهش یافت.

به عبارت دیگر، جهان در بحران تولید قرار دارد تا جایی که فعالیت کهکشان ها در شکل گیری ستارگان جدید کمتر و کمتر می شود. از آنجایی که گاز سرد، سوخت تشکیل ستارگان است، ضروری است چگونگی تغییر شرایط فیزیکی گاز در طول تاریخ جهان را درک کنیم.

علی احمد خوستوان، نویسنده مقاله و دانشجوی کارشناسی ارشد در دانشکده فیزیک و نجوم دانشگاه ریورساید کالیفرنیا، ییان کرد: «یک راه برای مطالعه شرایط گاز در مناطق ستاره ساز کهکشان ها، رصد خطوط نشری طیفی است. این خطوط زمانی تولید می شوند که نور ستارگان درخشان، پرجرم و با عمر کوتاه با محیط اطراف مناطقی که در آن اتم ها شکسته و یا یونیزه شده اند تعامل می کند.»

خطوط نشری تنها زمانی قابل مشاهده هستند که ستارگان پرجرم بدرخشند، بنابراین بازه های زمانی ترسیم شده توسط این خطوط به طول عمر این ستارگان (در حدود ۱۰ تا ۵۰ میلیون سال) بستگی دارد. خطوط نشری می تواند برای ردیابی فعالیت آنی و شرایط مناطق ستاره ساز کهکشان ها استفاده شود.

در این مطالعه، محققان یک نمونه از خط نشری کهکشان های انتخاب شده از بررسی خط نشری High-z (HiZELS) را برای ردیابی تکامل در انرژی خطوط نشری اکسیژن تک یونیزه و یونیزه مضاعف، استفاده نمودند.

اهمیت این دو خط این است که آنها اطلاعات حالت یونیزه پرانرژی گاز را ارائه می دهند این در حالی است که تفاوت اصلی بین این دو خط، انرژی مورد نیاز آنها برای جابجایی از حالت تک یونیزه به یونیزه مضاعف است.

این امر به دلیل طراحی منحصر به فرد HiZELS انجام می شود. در این بررسی از چهار فیلتر باریک، که یکی از آنها در تلسسکوپ ۸.۲ متری سوبارو در هاوایی و سه تای دیگر در تلسکوپ فروسرخ انگلستان در هاوایی نصب شده اند، استفاده می شود. این فیلتر ها آنقدر باریک هستند که که نور خط نشری بر آشکار ساز تلسکوپ غالب است. به دلیل باریک بودن خطوط نشری و انتقال به سرخ، به عنوان چهار برش زمانی از تاریخ جهان عمل می کنند.

مولفان همچنین تعداد زیادی از داده های فرعی از تلسکوپ های زمینی مانند تلسکوپ هاوایی-فرانسه-کانادا در هاوایی و همچنین تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا استفاده کردند. نمونه های آنها همچنین شامل طیف سنجی با استفاده از طیف سنج های DEIMOS و MOSFIRE در رصدخانه W. M. Keck و طیف سنجی از تحقیقات دیگر است. این مطالعه از مقایسه ۷۰۰۰ کهکشان تشکیل شده است.

علی احمد خوستوان، دانشجوی کارشناسی ارشد در دانشکده فیزیک و نجوم دانشگاه ریورساید کالیفرنیا

منبع: Astronomynow.com

 

همه نظرها (۰)

هیچ کس هنوز نظری ارسال نکرده