Wasanifu wa Ulimwengu: Jinsi Nyota Kubwa za Kale Zilivyounda Vikundi vya Mapema na Kutoa Mizizi kwa Mashimo Meusi ya Kwanza

Kimataifa - Shirika la Habari la Ekhbary

Wasanifu wa Ulimwengu: Jinsi Nyota Kubwa za Kale Zilivyounda Vikundi vya Mapema na Kutoa Mizizi kwa Mashimo Meusi ya Kwanza

Katika utoto wa ulimwengu uliojaa shughuli, kadri ulimwengu changa ulivyopanuka, enzi ya kushangaza ilijitokeza. Kipindi hiki kilishuhudia kuundwa kwa nyota za kwanza kubwa sana, pamoja na galaksi changa. Mbali na kuwa tu ishara za angani, matokeo mapya yanaonyesha kuwa nyota hizi kubwa sana za mapema zilikuwa mawakala wenye nguvu, zikisababisha mabadiliko makubwa ya kemikali ndani ya vikundi vya kwanza vya nyota. Zaidi ya hayo, nyingi ya majitu haya ya nyota hatimaye yalianguka na kuunda mashimo meusi, na hivyo kuanzisha uhusiano wa moja kwa moja kati ya vizazi vya kwanza vya nyota na miundo ya ajabu zaidi ya ulimwengu.

Timu iliyoongozwa na mtafiti wa Chuo Kikuu cha Barcelona Mark Gieles ilianza misheni ya kufumbua jukumu muhimu ambalo majitu haya ya nyota yenye maisha mafupi yalicheza katika asili na mageuzi ya baadaye ya vikundi vya nyota vya kale zaidi vinavyojulikana. Ili kuangazia siri hizi za ulimwengu, watafiti waliunda mfano wa kompyuta wa hali ya juu, uliopewa jina la "mfumo wa mtiririko wa inertial." Uigaji huu wa kisasa unaelezea jinsi nyota zinavyoanza kuunganishwa kutoka kwa mtiririko unaoungana (mtiririko wa ndani) unaoendeshwa na msukosuko wa sauti katika maeneo maalum ya anga. Timu ilitumia mfano huu kwa ustadi kuelezea wingi wa kemikali wa ajabu na usio wa kawaida ulioonekana ndani ya vikundi hivi vya kale, kasoro ambazo mifano ya kawaida ilipambana nazo.

Vikundi vya nyota ni mikusanyiko mikubwa ya duara inayojumuisha maelfu au hata mamilioni ya nyota, zilizojazwa kwa wingi katika maeneo madogo ya anga. Galaksi nyingi zina miji hii ya kale ya nyota, na umri mkubwa wa nyota zake unaonyesha wazi kuundwa kwake muda mfupi baada ya Mlipuko Mkuu. Kwa kushangaza, baadhi ya vikundi vya nyota hata vilitangulia kuundwa kwa galaksi zao husika. Njia yetu ya Milky Way, kwa mfano, ina mkusanyiko wa vikundi hivi vya nyota vinavyozunguka kiini chake cha galaksi. Wanaastronomia wanakadiria kuwa kunaweza kuwa na zaidi ya vikundi 200 kama hivyo, ingawa angalau 150 vinatambuliwa kwa sasa. Kwa kuzingatia kwamba galaksi yetu ina umri wa takriban miaka bilioni 13.6, nyota zilizo ndani ya vikundi hivi vya nyota mara nyingi huonekana kuwa za kale zaidi, zikisisitiza asili yao ya kale.

Kinachotofautisha vikundi vya nyota vilivyochunguzwa katika utafiti wa Gieles ni saini yao ya kemikali ya kutatanisha. Kinyume na matarajio kwa nyota zilizoundwa hasa kutoka kwa hidrojeni ya kale, nyota hizi za kale kubwa sana (EMS) zinaonyesha viwango vya juu zaidi ya vile vilivyotarajiwa vya heliamu, nitrojeni, oksijeni, sodiamu, magnesiamu, na alumini. Elementi hizi huainishwa kama "elementi nzito," ikimaanisha dutu za kemikali zenye nambari za atomiki za juu kuliko hidrojeni. Kijadi, ilieleweka kuwa nyota za kwanza ziliundwa karibu pekee kutoka kwa hidrojeni ya kale, na kiasi kidogo cha heliamu. Elementi nzito zaidi huundwa ndani ya viini vya nyota kupitia muunganisho wa nyuklia, ikimaanisha kwamba nyota kubwa za mapema hazipaswi kuwa 'zimechafuliwa' hadi nyota za zamani zikafa na kuboresha kati ya nyota. Kitendawili hiki kilimlazimisha timu ya Gieles kudhania kwamba aina fulani ya shughuli kali za mapema lazima ziwe 'zimeboresha' mazingira ya kundi na elementi hizi nzito zaidi.

Mfano wa "mtiririko wa inertial" unaonyesha wazi kwamba ndani ya vikundi vikubwa sana vya nyota vilivyokuwepo katika ulimwengu wa mapema, maeneo ya gesi yenye msukosuko yalifanya kazi kama vitalu vya uzazi vyenye rutuba kwa nyota hizi kubwa sana. Nyingi ya nyota hizi kubwa zilikuwa na uzito unaotofautiana kutoka angalau mara elfu moja hadi mara 10,000 ya Jua letu. Kwa kufuata asili yao ya nyota, majitu haya yalikusanya elementi kwa uangalifu katika viini vyao kupitia muunganisho wa nyuklia. Kwa umuhimu, kutokana na uzito wao mkubwa, walizalisha pepo za nyota zenye nguvu sana ambazo ziliingiza jirani ya kundi na kile ambacho wanaastronomia huita "bidhaa za mwako wa hidrojeni za joto la juu." Pepo hizi zilizoboreshwa zilichanganyika na mawingu makuu ya gesi ya hidrojeni ya kale, ambayo baadaye yalibana na kutoa vizazi vipya vya nyota zenye saini tofauti kabisa za kemikali. Gieles alisisitiza umuhimu wa mfano huo: “Mfano wetu unaonyesha kuwa nyota chache tu kubwa sana zinaweza kuacha alama ya kemikali ya kudumu kwenye kundi zima. Hatimaye, unaunganisha fizikia ya uundaji wa vikundi vya nyota na saini za kemikali tunazoziona leo.”

Utafiti huu wa kina wa timu kuhusu vikundi vya kwanza vya nyota unatoa njia ya kusisimua inayounganisha fizikia ya uundaji wa nyota, mageuzi ya vikundi, na michakato ya uboreshaji wa kemikali katika ulimwengu changa. Unapendekeza kwa nguvu kwamba nyota kubwa sana (EMSs) hazikuwa watazamaji tu bali zilikuwa vichochezi muhimu vya uundaji wa galaksi za mapema, zikiboresha vikundi vya nyota kwa wakati mmoja na kutoa mashimo meusi ya kwanza. Nguvu ya utabiri ya mfano inaenea zaidi ya kuelezea sifa za kipekee za vikundi vya Milky Way; pia inatoa maelezo ya kusisimua kwa uvumbuzi wa hivi karibuni uliofanywa na Darubini ya Anga ya James Webb (JWST), ambayo imeweka orodha ya galaksi zenye nitrojeni nyingi katika ulimwengu wa mbali. Watafiti wanabashiri kwamba galaksi hizo za mbali pia zilikuwa na vikundi vya nyota vyenye EMS nyingi vilivyoundwa wakati wa hatua zao za awali za maendeleo. Paolo Padoan wa Chuo cha Dartmouth na ICCUB-IEEC alisisitiza uhusiano huu: “Nyota kubwa sana zinaweza kuwa zilicheza jukumu muhimu katika uundaji wa galaksi za kwanza. Mwangaza wao na uzalishaji wa kemikali huelezea kawaida galaksi changa zenye nitrojeni nyingi ambazo sasa tunaziona katika ulimwengu wa mapema na JWST.”

Sambamba na mzunguko wa maisha ya makusanyo mengi ya nyota za EMS, majitu haya ya mapema hatimaye yalifikia mwisho wao katika milipuko ya ajabu ya supernova. Matukio haya mabaya yaliendelea kuboresha mazingira yao ya kundi, yakiathiri sana vizazi vilivyofuata vya nyota na safu pana zaidi ya elementi nzito. Hata hivyo, hadithi haishi hapo. Nyota hizi kubwa sana labda zilianguka moja kwa moja na kuunda mashimo meusi ya kwanza ya ukubwa wa wastani ya ulimwengu, kila moja ikiwezekana kuzidi uzito wa jua mara 100. Ikiwa mashimo meusi haya ya kale yangechungana, inawezekana kabisa kwamba vituo vya uchunguzi vya mawimbi ya mvuto vinaweza kugundua matukio hayo makubwa katika ulimwengu wa mapema, na kufungua dirisha lisilo na kifani katika asili ya vitu hivi vya ajabu vya ulimwengu.

Shirika la Habari la Ekhbary