راز آفرینش عناصر در ستارگان: سرنخ تازه‌ای از منشأ حیات

تمام عناصر سازنده‌ی زمین، بدن انسان و جهان پیرامون ما در دل ستارگان شکل گرفته‌اند؛ با‌این‌حال، دانشمندان هنوز سازوکار دقیق تولید و انتشار این مواد را هنگام مرگ و انفجار ستارگان به‌درستی نمی‌دانند.

به گزارش زومیت، اکنون نتایج دو پژوهش تازه تصویر آشکارتری از این پدیده ارائه داده است. دانشمندان در دو مطالعه‌ی جداگانه به بررسی چگونگی تشکیل عناصر در زمان انفجار ستاره‌ها و نحوه‌ی پراکندگی آن‌ها، به همراه دیگر مواد تولیدشده در طول حیات ستاره در سراسر کیهان پرداخته‌اند.

نخستین پژوهش، از تیتانیوم-۴۴ برای بررسیابرنواخترهااستفاده کرده است. تیتانیوم-۴۴ عنصری رادیواکتیو است که در این انفجارها تولید می‌شود و تا مدت‌ها پس از فروکش‌کردن ابرنواختر نیز باقی می‌ماند.

پژوهشگران با جمع‌آوری شواهد تجربی توانستند مقدار تیتانیوم-۴۴ تولیدشده در یک ابرنواختر را تعیین کنند.نتیجه نشان داداین انفجارهای کیهانی ۳۵ درصد بیشتر از مقدار مورد انتظار تیتانیوم-۴۴ تولید می‌کنند؛ یافته‌ها به دانشمندان امکان می‌دهد مدل‌های رایانه‌ای دقیق‌تری از ابرنواخترها بسازند و پیش‌بینی‌های مدل‌ها را با مشاهدات نجومی مقایسه کنند؛ رویکردی که می‌تواند به درک بهتر نحوه‌ی پیشروی انفجارها کمک کند.

به‌گزارش اسپیس‌دات‌کام، کریستوفر کازینز، پژوهشگر پسادکتری در گروه فیزیک هسته‌ای دانشگاه سری، می‌گوید: «هیجان‌انگیز است که ببینیم این حوزه تا چه اندازه پیشرفت کرده است. چنین اندازه‌گیری‌ای تا چند دهه پیش دست‌نیافتنی به نظر می‌رسید، اما اکنون دید تازه‌ای به یکی از بزرگ‌ترین پرسش‌های بی‌پاسخ اخترفیزیک می‌دهد.»

درپژوهش دوم، نوع ویژه‌ای از انفجارهای ستاره‌ای موسوم به ابرنواختر نوع I بررسی شد؛ پدیده‌ای که حاصل جذب ماده از جرم ستاره‌ای همدم توسط بازمانده‌ای متراکم به‌نامستاره نوترونیاست. این ستاره‌ی نوترونی جرمی معادل یک تا دو برابر خورشید دارد که در ساختاری با پهنای تقریبی ۲۰ کیلومتر فشرده شده است.

گرانش فوق‌العاده نیرومند ستاره‌ی نوترونی باعث می‌شود موادی که به سمت آن کشیده می‌شوند، هنگام اصابت به سطح ستاره دچار انفجارهای گرماهسته‌ای شوند. انفجارها علاوه‌بر تولید عناصر سنگین، حجم چشمگیری انرژی را آزاد می‌کنند که در نهایت بخشی از آن به‌صورت فوران‌های پرتو ایکس به فضای پیرامون تابیده می‌شود.

دانشمندان مرکز پرتوهای ایزوتوپی نادر (FRIB) در میشیگان، واکنش هسته‌ای محرک فوران‌های پرتو ایکس را با جزئیاتی فراتر از گذشته بررسی کردند. این پژوهش نقش چرخه‌ای موسوم به نیکل-مس را آشکار کرده است که در جریان انفجار، بخشی از مواد هسته‌ای را به‌طور موقت به دام می‌اندازد.

تا پیش‌از‌این مشخص نبود که آیا مواد در جریان فوران‌های پرتو ایکس وارد چرخه‌ی نیکل-مس می‌شوند یا خیر. اکنون یافته‌های پژوهش نشان می‌دهد که این فرایند رخ می‌دهد، هرچند فقط بخش اندکی از مواد را در بر می‌گیرد. این دستاورد، تصویر دقیق‌تری از چگونگی پیشروی ابرنواخترهای نوع I پیش روی دانشمندان قرار می‌دهد.

به گفته‌ی گوین لوتای از دانشگاه سری، با وجود چندین دهه پژوهش، واکنش‌های هسته‌ای عامل برخی از شگفت‌انگیزترین انفجارهای ستاره‌ای در جهان، هنوز به‌طور کامل شناخته نشده‌اند. او می‌افزاید این دو مطالعه تصویر بسیار چشمگیری از چگونگی وقوع این انفجارها ترسیم می‌کنند و امکان تطبیق دقیق‌تر مدل‌های نظری را با رصدهای نجومی فراهم می‌سازند؛ روندی که ما را به درک بهتر نحوه شکل‌گیری و انتشار عناصر شیمیایی در سراسر کیهان نزدیک‌تر می‌کند.

هر دو مطالعه در مجله‌ی Physical Review Letters منتشر شده‌اند.