رصد ستارگان نخستین و یک مدل خلقت کیهانی بهتر

شناسایی ستارگان نخستین جهان یک چالش طولانی مدت در جهت توسعه یک مدل ایجاد انفجار بزرگ پیش بینی شده توسط کتاب مقدس با جزئیات بیشتر و تایید شده بوده است.1 اخترشناسان آنها را ستارگان جمعیت III می نامند و عدم امکان رصد آنها باعث شده است که برخی از افراد به این نتیجه برسند که مدل ایجاد انفجار بزرگ جعل شده است. به عنوان مثال، رئیس سابق موسسه تحقیقات خلقت، هنری موریس دوم، نوشت:

مشکل این است که از بین میلیاردها میلیارد ستاره قابل مشاهده در جهان ، به نظر نمی‌رسد که اصلاً ستاره‌های نوع[Population III stars] 3 (ستاره‌های جمعیت (III وجود داشته باشند . . . . . چرا که اگر وجود داشته باشند، باید بتوانیم تعداد زیادی از آنها را ببینیم، زیرا ظاهراً این تصور وجود دارد که همه ستارگان دیگر از آنها نشأت گرفته اند.2

و همچنین جان هارتنت، راد برنیت، و جاناتان سرفتی از موسسه تحقیقات خلقت در این مورد نوشتند:

این ستارگان نخستین هرگز مشاهده نشده اند، از این رو آنها چیزی بیش از فرضیه نیستند. . . . . این[the Big Bang model] [مدل بیگ بنگ] به شدت به آن ستاره های جمعیت III نیاز دارد وگرنه داستانی بیش نیست.3 وجود آنها [of Population III stars] [ستاره های جمعیت III] یک موضوع حدسی است، نه واقعیت.4 فقدان کامل این ستارگان به عنوان یک پیش بینی جعلی از کیهان شناسی انفجار بزرگ محسوب می شود.5

آنها انتقادات خود را بر این ایده استوار می کنند که در کیهان شناسی انفجار بزرگ، جهان تنها با دو عنصر هیدروژن و هلیوم و فقط مقدار کمی لیتیوم (به ترتیب با وزن اتمی 1، 4 و 7) آغاز شده است. بنابراین، ستارگان نخستین هیچ عنصری سنگین‌تر از لیتیوم ندارند. تاکنون، طیف نوری همه ستارگان مشاهده شده عناصر سنگین‌تر از هلیوم را نشان می‌دهد. (ستاره شناسان در طیف سنجی یک ستاره، رنگ های مختلف نوررا می بینند و درمیابند که یک ستاره از چه چیزی ساخته شده است.)

مشکلات تشخیص
طنز اظهارات این منتقدان این است که آنها این واقعیت را نادیده گرفته اند که مدل ایجاد مهبانگ پیش بینی می کند که طیف ستارگان نخستین جهان با قدرت تلسکوپ امروزی غیرقابل تشخیص است. بیشتر مدل‌های ایجاد انفجار بزرگ پیش‌بینی می‌کنند که تمام ستارگان جمعیت III ستاره‌های اَبَرغول هستند، ستارگانی بزرگ‌تر از ۲۰ برابر جرم خورشید. چنین ستاره هایی تنها در چند میلیون سال یا کمتر پس از پیدایش می سوزند. بنابراین، آنها فقط در ابتدای تاریخ جهان درخشان بوده اند. ستاره شناسان تنها در صورتی آنها را می بینند که در فواصل بیش از 13.5 میلیارد سال نوری جستجو کنند. هیچ تلسکوپی در حال حاضرقدرت اندازه گیری طیف یک ستاره را در این فاصله زیاد ندارد.

چند مدل ایجاد انفجار بزرگ پیش‌بینی می‌کنند که در حالی که بیشتر ستارگان جمعیت III اَبَرغول هستند، درصد کمی ممکن است ستارگانی با جرم 1 تا 20 برابر خورشید و درصد بسیار ناچیزی ممکن است به کوچکی 0.8 برابر جرم خورشید باشند. ستارگانی با جرم کمتر از 0.8 برابر خورشید برای بیش از 13.5 میلیارد سال می سوزند. بنابراین، یک یا چند تا از آنها ممکن است به مدت کافی بسوزند که اخترشناسان بتوانند طیف نوری آنها را اندازه گیری کنند.

با این حال، چنین ستاره های قدیمی جمعیت III، بکر نخواهند بود. ترکیب عنصری اولیه آنها فقط از هیدروژن، هلیوم و مقدار کمی لیتیوم توسط اتمسفر آنها آلوده شده که مقادیر کمی از عناصر سنگین‌تر از هلیوم را از خاکستر ستارگان منفجر شده جمعیت III و خاکستر ستارگان ابرغول جمعیت II تشکیل می‌دهند. با این حال، این آلودگی برای ستارگان قدیمی و کم جرم جمعیت III که به طور دائم در مناطقی که چگالی جرمی ستاره ای بسیار پایین است، به حداقل می رسد.

اندازه گیری های طیفی جدید
در جایی که اندازه‌گیری‌های طیفی نشان می‌دهد که این آلودگی بسیار کم است، جزئیات خاص در طیف نوری می‌تواند منبع دقیق آلودگی را آشکار کند و بنابراین به طور مثبتی تعیین کند که آیا ستاره آلوده شده، یک ستاره واقعی جمعیت III است یا خیر. تیمی متشکل از 9 ستاره شناس به رهبری رانا عِزالدین و آنا فربل اخیراً چنین اندازه گیری هایی را روی ستاره قدیمی HE 1327-2326 انجام دادند تا شواهد قوی ارائه دهند که HE 1327-2326 یک ستاره واقعی جمعیت III است که بیش از 13 میلیارد سال پیش توسط انفجار ابرنواختر کروی در نزدیکی یک ستاره جمعیت IIIبا جرم بالا آلوده شده است.6

تیمی متشکل از نوزده ستاره شناس به رهبری آنا فربل ستاره HE 1327-2326 را در سال 2005 کشف کردند.7 آنها آن را در هاله بیرونی کهکشان راه شیری پیدا کردند، منطقه ای که چگالی ستارگان در آن بسیار کم است. جرم HE 1327-2326 0.8برابر جرم خورشید است و ویژگی های طیفی آن نشان می دهد که تاریخ توالی اصلی سوزاندن ستاره ها را تکمیل کرده است.8 بنابراین، HE 1327-2326 احتمالاً بیش از 13 میلیارد سال قدمت دارد. در مقاله اکتشاف نوشته شده، تیم فربل دریافته اند که HE 1327-2326 دارای کمترین فراوانی عناصر سنگین‌تر از هلیوم در بین سایر ستاره‌های شناخته شده است. نسبت آهن به هیدروژن آن فقط 1.250000 ام خورشید است.9

امروزه، HE 1327-2326 به عنوان ستاره ای با کمترین فراوانی عناصر شناخته شده سنگین تر از هلیوم رتبه بندی می شود. در ستاره به تازگی کشف شده SDSS J102915+172927 نسبت آهن به هیدروژن کمتر از 1.10000000 ام خورشید است.10

برخلاف SDSS J102915+172927، ستاره HE 1327-2326 کمبود کربن ندارد. این ویژگی باعث شد که عِزالدین و تیم فربل به این فکر کنند که HE 1327-2326 ممکن است یک ستاره با جرم کم جمعیت III باشد که از بیرون توسط بقایای یک ستاره با جرم بالا جمعیت III که تحت یک انفجار ابرنواختری کروی قرار گرفته است غنی شده است (شکل 1). برای آزمایش فرضیه خود، تیم عِزالدین و فربل از تلسکوپ فضایی هابل برای مشاهده طیف فرابنفش (2118-2348 آنگستروم) HE 1327-2326 برای مدت زمان ادغام کلی 22 ساعت و 20 دقیقه استفاده کردند. برای اولین بار، آنها اندازه گیری های دقیقی را در این محدوده طول موج هفت خط طیفی HE 1327-2326 دریافت کردند: یک خط فلز روی، پنج خط آهن و یک خط سیلیکون.

شکل 1: بازنمایی هنرمند از یک انفجار ابرنواختر کروی. اعتبار تصویر: Weiss NASA/CXC/M.

مشاهده ستارگان جمعیت III
عِزالدین، فربل و همکارانشان که با اندازه‌گیری‌های طیفی جدید مسلح شده بودند، نشان دادند که کل الگوی فراوانی HE 1327-2326 با این که یک ستاره جمعیت III است توضیح میدهد که توسط یکی از جت ها و بر اثر یک چرخش پرانرژی منفجر شده است. (E = 5 x 1051 erg) SNe” غیرکروی [فوران ابرنواختر] [supernova eruption] با جت های دوقطبی ستاره‌ای با جرم خورشیدی 25″ 11 بنابراین، عِزالدین و تیم فربل وجود نه تنها یک، بلکه دو ستاره جمعیت III را ثابت کردند.

در همین حال، تیمی از ستاره شناسان ژاپنی دو مقاله منتشر کرده اند که در آنها نشان داده اند که ستاره شناسان ممکن است نیازی به انتظار برای ابر تلسکوپ های آینده مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب یا تلسکوپ های زمینی با قطر آینه های بزرگتر از 30 متر (100 فوت) برای شناسایی مستقیم ستاره های جمعیت III با جرم بالا نداشته باشند. این تیم نشان می‌دهد که قابلیت تصویربرداری نزدیک به فروسرخ تلسکوپ سوبارو با قطر 8.2 متر (شکل 2) همراه با بزرگ‌نمایی طبیعی حاصل از عدسی‌های گرانشی خوشه‌های کهکشانی عظیم می‌تواند ستاره‌های بسیار دور پرجرم جمعیت III ، که در حال انجام فوران های ابرنواختری با ناپایداری جفتی هستند را شناسایی کند.12

شکل 2: تلسکوپ سوبارو در بالای Mauna Kea در هاوایی. اعتبار تصویر: Denys, Creative Commons Attribution

در حال حاضر، این واقعیت که تیم عِزالدین و فربل وجود ستارگان با جرم بالا و کم جرم جمعیت III را ثابت کرده اند، به اخترشناسان کمک می کند تا یک مدل دقیق تر و مشخص تر ایجاد انفجار بزرگ را توسعه دهند. چنین پیشرفتی شواهد قوی تری برای آنچه که کتاب مقدس هزاران سال پیش به شکل منحصر به فردی در مورد جهان پیش بینی کرده بود ارائه خواهد کرد.

پینوشت
  1. Hugh Ross and John Rea, “Big Bang—The Bible Taught It First!” RTB 101 (June 30, 2000), https://www.reasons.org/explore/publications/rtb-101/read/rtb-101/2000/06/30/big-bang-the-bible-taught-it-first.
  2. Henry M. Morris II, “The Stardust Trail,” Acts & Facts 28, no. 1 (January 1999), https://www.icr.org/article/stardust-trail.
  3. John G. Hartnett, “Have Population III Stars Finally Been Discovered?” Creation Ministries International, (blog), March 3, 2016, https://creation.com/have-population-iii-stars-been-discovered.
  4. Rod Bernitt, “Stellar Evolution and the Problem of the ‘First’ Stars,” Journal of Creation 16, no. 1 (April 2002): 12–14, https://creation.com/stellar-evolution-and-the-problem-of-the-first-stars.
  5. Jonathan Sarfati, Refuting Compromise: A Biblical and Scientific Refutation of Progressive Creationism, As Popularized by Astronomer Hugh Ross, 2nd ed. (Atlanta: Creation Book Publishers, 2011), 161.
  6. Rana Ezzeddine et al., “Evidence for an Aspherical Population III Supernova Explosion Inferred from the Hyper-Metal-Poor Star HE 1327-2326,” Astrophysical Journal 876, no. 2 (May 10. 2019): id. 97, doi:10.3847/1538-4357/ab14e7.
  7. Anna Frebel et al., “Nucleosynthetic Signatures of the First Stars,” Nature 434 (April 14, 2005): 871–873, doi:10.1038/nature03455.
  8. Frebel et al., “Nucleosynthetic Signatures,” 871.
  9. Frebel et al., “Nucleosynthetic Signatures,” 871.
  10. S. C. Keller et al., “A Single Low-Energy, Iron-Poor Supernova As the Source of Metals in the Star SMSS J03100.36-670839.3,” Nature 506 (February 9, 2014): 463–66, doi:10.1038/nature12990.
  11. Ezzeddine et al., “Evidence for an Aspherical,” 7.
  12. Takashi J. Moriya et al., “Searches for Population III Pair-Instability Supernovae: Predictions for ULTIMATE-Subaru and WFIRST,” Publications of the Astronomical Society of Japan 71, no. 3 (June 2019): id. 59, doi:10.1093/pasj/psz035; Kenneth C. Wong et al., “Searches for Population III Pair-Instability Supernovae: Impact of Gravitational Lensing Magnification,” Publications of the Astronomical Society of Japan 71, no. 3 (June 2019): id. 60, doi:10.1093/pasj/psz037.