ดาวองค์ประกอบดั้งเดิม
ไม่ใช่ว่าดาวฤกษ์ทุกดวงที่ถูกสร้างขึ้นมาจะมีองค์ประกอบเหมือนกันไปซะทั้งหมด นักดาราศาสตร์เชื่อว่าดาวฤกษ์ดวงแรกๆ สุดที่ก่อตัวขึ้นหลังจากบิ๊กแบงนั้นประกอบขึ้นด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมเกือบล้วนๆ โดยมีลิเธียมอยู่บ้างเล็กน้อย
เมื่อธาตุหนักกว่านั้นก่อตัวขึ้นในภายหลังจากปฏิกิริยาหลอมนิวเคลียสภายในดาวฤกษ์ เมื่อดาวเหล่านี้ระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา ธาตุหนักกว่าก็จะกระจายไปทั่วอวกาศและเป็นวัตถุดิบก่อตัวดาวอีกมากมาย แต่ละรุ่นที่สืบทอดมาก็จะมีธาตุหนักมากขึ้นเรื่อยๆ และธาตุเหล่านี้ก็จะหนักขึ้นไปเรื่อยๆ ด้วยเช่นกัน
ในขณะที่ดาวเกือบทั้งหมดยังคงประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมเกือบทั้งหมด แต่ขณะนี้พวกมันก็มีธาตุหนักหลายชนิดอยู่ด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพวกมันมีอายุมากขึ้น ธาตุเหล่านี้จะปรากฏในข้อมูลสเปคตรัมเมื่อนักดาราศาสตร์รวบรวมแสงจากดาวที่ห่างไกลเหล่านี้ ดาวจะถูกเรียกว่า “ดั้งเดิม”(pristine star)
ภาพอธิบายสัดส่วนของธาตุในดาวฤกษ์รุ่นแรกสุดเทียบกับในดวงอาทิตย์ ดาวรุ่นแรกสุดแทบจะประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมล้วนๆ ในขณะที่ดวงอาทิตย์ยังมีธาตุหนักที่นักดาราศาสตร์เรียกว่าโลหะ(metal)
เมื่อข้อมูลแสดงธาตุหนักเพียงเล็กน้อย ซึ่งหมายความว่าพวกมันน่าจะเป็นดาวอายุเก่าแก่ที่พบได้ยากจากประชากรรุ่นก่อนๆ หน้า และเป็นที่ต้องการค้นหาสำหรับนักดาราศาสตร์มานานเนื่องจากพวกมันมีความคล้ายคลึงกับดาวดวงแรกๆ สุดในเอกภพมากที่สุดซึ่งไม่เคยถูกพบโดยตรงเลย
และขณะนี้ นักดาราศาสตร์ที่นำทีมโดย Alexander Ji จากมหาวิทยาลัยชิคาโก ก็เชื่อว่าพวกเขาได้พบดาวที่ดั้งเดิมที่สุดเท่าที่เคยบันทึกมา ทีมเผยแพร่รายงานใน arXiv ดาวซึ่งมีชื่อว่า SDSS J0715-7334 เป็นดาวฤกษ์ชนิดยักษ์แดง(red giant) ที่มีมวลราว 30 เท่าดวงอาทิตย์ ความเป็นโลหะ(metallicity) หรือองค์ประกอบธาตุหนักในปริมาณที่ต่ำที่สุดเท่าที่เคยพบมา มันถูกพบโดยใช้โปรแกรม MINESweeper ซึ่งเป็นอัลกอริทึมสำรวจหาดาวในคลังข้อมูลที่รวบรวมได้จากดาวเทียมไกอา(Gaia)
การวิเคราะห์สเปคตรัมและองค์ประกอบเคมีของทีมได้แสดงว่า SDSS J0715-7334 มีความเป็นโลหะ(Z) โดยรวมไม่ถึง 7.8*10^-7 เทียบกับดาวที่มีความเป็นโลหะต่ำที่สุดลำดับถัดไปที่รู้จักซึ่งเป็นดาวดวงหนึ่งในทางช้างเผือก ที่มี Z 1.4*10^-6 นี่ขาดแคลนโลหะมากกว่าผู้ยึดครองสถิตก่อนหน้านี้ J1029+1729 (Z < 1.4×10-6) ราวสองเท่า และยังขาดแคลนโลหะมากกว่าดาวที่ขาดแคลนเหล็กมากที่สุดเท่าที่เคยพบ SMSS J0313-6708 เกินสิบเท่าด้วย ผู้เขียนเขียนไว้
J0715-7334 น่าจะมีกำเนิดจากพื้นที่ก่อตัวดาวแห่งหนึ่งภายในเมฆมาเจลลันใหญ่ Image credit: NASA, ESA, and Martino Romaniello (European Southern Observatory, Germany)
ไม่เพียงแค่ดาวดวงนี้ขาดแคลนเหล็ก แต่ SDSS J0715-7334 ยังมีคาร์บอน(ซึ่งก็จัดเป็นโลหะ) ในระดับที่ต่ำจนน่าประหลาดใจ แม้แต่ในดาวอื่นๆ ที่มีองค์ประกอบเหล็กที่ต่ำมากๆ ในบัญชี ก็ยังมีคาร์บอนอยู่บ้าง ทำให้ดาวที่เพิ่งค้นพบใหม่นี้ยิ่งหาได้ยากขึ้น
ทีมบอกว่ารูปแบบทางเคมีของ SDSS J0715-7334 บอกว่ามันก่อตัวขึ้นจากก๊าซที่มีกำเนิดจากซุปเปอร์โนวาของประชากรดาวกลุ่ม 3(Population III star) ที่เป็นดาวรุ่นแรกสุดที่ก่อตัวขึ้นหลังจากบิ๊กแบง ปริมาณสารเคมีของดาวที่ขาดแคลนโลหะเกือบทั้งหมดสามารถเชื่อมโยงถึงคุณสมบัติของประชากรกลุ่ม 3 ที่ปราศจากโลหะผ่านแบบจำลองการสังเคราะห์ธาตุในซุปเปอร์โนวา(supernova nucleosynthesis)
J0715-7334 เป็นข้อพิสูจน์ที่ชัดเจนมากๆ ของประชากรกลุ่ม 3 เมื่อวงโคจรในกลด(halo) ที่ห่างไกลของมันทำให้มันห่างไกลจากการปนเปื้อนบนพื้นผิวจากตัวกลางระหว่างดาว(interstellar medium) และชั้นนำความร้อน(convective envelope) ขนาดใหญ่ของมันก็ขจัดข้อกังขาใดๆ ได้ ผู้เขียนอธิบาย ดาวดวงนี้อธิบายได้ดีที่สุดว่าเป็นผลจากซุปเปอร์โนวาของดาวต้นกำเนิดที่มีมวล 30 เท่าดวงอาทิตย์ และพลังงานการระเบิดที่สูงที่ราว 5 × 1051 erg
คุณสมบัติทางจลนศาสตร์ วงโคจรในอดีตของ J0715-7334 และเมฆมาเจลลันใหญ่(Large Magellanic Cloud; LMC) ในพิกัดกาแลคซีบนท้องฟ้าซ้อนทับบนดาวทั้งหมดที่ไกอาได้สำรวจไว้
J0715-7334 น่าจะอยู่ห่างออกไปราว 85000 ปีแสง แม้ว่าจะยังไม่สามารถคำนวณระยะทางที่แน่นอนได้ในขณะนี้แต่ก็น่าจะอยู่ในทางช้างเผือก อย่างไรก็ตาม นักวิจัยใช้การวิเคราะห์จลนศาสตร์(kinematic) จากโมเมนตัมเชิงมุมของดาวตามรอยกำเนิดของดาวย้อนกลับไปได้ถึงเมฆมาเจลลันใหญ่(Large Magellanic Cloud; LMC) โดยใช้ข้อมูลจากดาวเทียมไกอาและแบบจำลองการโคจร การวิเคราะห์บ่งชี้ว่ามันเคยเป็นส่วนหนึ่งของเมฆมาเจลลันใหญ่และต่อมาก็อพยพมาอยู่ในทางช้างเผือก
ในขณะที่การค้นพบนี้ให้แง่มุมสู่ดาวเริ่มแรกสุดในเอกภพและกำเนิดของธาตุหนัก ข้อมูลจาก SDSS J0715-7334 ก็ยังให้คำตอบว่าดาวเย็นตัวลงได้อย่างไรด้วย ทีมบอกว่าขณะนี้ SDSS J0715-7334 เป็นดาวดวงที่สองที่อยู่ต่ำกว่าสิ่งที่เรียกว่า fine structure cooling threshold ซึ่งอธิบายว่าเมฆก๊าซบางส่วนเย็นตัวเร็วขึ้นได้อย่างไร ด้วยความช่วยเหลือจากธาตุหนักกว่าที่เปล่งพลังงานออกมามากกว่า
ทีมบอกว่างานนี้บ่งชี้ว่าการเย็นตัวลงด้วยการช่วยเหลือจากฝุ่นในอวกาศ(cosmic dust cooling) มีความสำคัญในการทำให้เมฆก๊าซเย็นตัวลงมากพอที่จะก่อตัวดาวความเป็นโลหะต่ำที่ระดับขีดจำกัดนี้ได้ และยังเกิดในกาแลคซีอื่นนอกเหนือจากทางช้างเผือกด้วย
แหล่งข่าว phys.org : astronomers discover the most “pristine” star in the known universe
livescience.com : “most pristine” star ever seen discovered at the Milky Way’s edge – and could be a direct descendant of the universe’s first stars
- 2
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
