خورشید ما در یک خانواده ستاره‌ای بسیار دور متولد شد

پاسخ به ما می‌گوید که دورهمی‌های خانوادگی این ستاره چقدر زجرآور بوده است (اگر فکر می‌کنید دورهمی‌های شما بد هستند، تصور کنید این دورهمی با چندین هزار برادر و خواهر رقیب چقدر بدتر خواهد شد). گذشته از هرچیز، داستان منشأ خورشید، داستان منشأ خودمان است. ما شاهد جهش‌هایی بزرگ در فهم خود از چگونگی تولد ستاره‌ها بوده‌ایم؛ اما به‌طوری کنایه‌آمیز، هنوز پرسش‌هایی کاملاً بنیادی درباره نزدیک‌ترین و عزیزترین ستاره‌مان داریم. مثلاً اینکه خورشید تنها متولد شد یا در گروهی بزرگ؟

علی‌رغم اینکه خورشید چنان نزدیک است که تقریباً می‌توانیم آن را لمس کنیم، بزرگ‌ترین مشکل در کشف داستان تولد آن این است که سن زیادی دارد. ستاره ما که ۴٫۶ میلیارد سال قبل متولد شد، دوران میانسالی خود را سپری می‌کند و از خانه کودکی خود دور شده است – یک «زایشگاه ستاره‌ای» و گازی بی‌نام که حالا ناپدید شده، مدت‌هاست پراکنده شده یا گازهایش به ستاره تبدیل شده است.

ما نمی‌توانیم آن زایشگاه را پیدا کنیم، اما همچنان می‌توانیم درباره آن اطلاعات کسب کنیم. ما به‌طرزی غافلگیرکننده شواهدی از این زایشگاه را در شهاب‌سنگ‌ها داریم؛ برخی از شهاب‌سنگ‌ها سرنخ‌هایی از محیط ستاره‌ای اطراف خود در زمان تولد منظومه شمسی ما دارند.

برای مثال، ایزوتوپ‌های عناصری مانند پتاسیم درون شهاب‌سنگ‌ها به ما می‌گویند که در کجای سحابی پیش‌خورشیدی تشکیل شده‌اند.

خورشید از چشمان مدارگرد خورشید در نور شدید فرابنفش از فاصله‌ای تقریباً ۷۵ میلیون کیلومتری. تصویری از زمین برای مقایسه در گوشه بالا سمت راست تصویر قرار داده شده است.
Credit: ESA & NASA/Solar Orbiter/EUI team; Data processing: E. Kraaikamp (ROB)

با دسترسی به داده‌های شهاب‌سنگ‌ها و با استفاده از پیشرفته‌ترین شبیه‌سازی‌های کامپیوتری، تیمی بین‌المللی از اخترشناسان به بررسی محیط زایش خورشید پرداخته‌اند و نتایج خود را اخیراً در ژورنال Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر کرده‌اند. پژوهش آن‌ها با استفاده از یک خط استدلالی هوشمندانه پیشنهاد می‌دهد که خورشید نه‌تنها برادر و خواهرانی بسیار داشته، بلکه در محیطی مانند شهری پرجمعیت رشد می‌کرده است.

ستاره‌ها در ابرهایی کیهانی به نام سحابی متولد می‌شوند؛ آن‌ها زمانی شکل می‌گیرند که سحابی‌ها در نقطه‌ای توده‌ای درون خود فرو می‌پاشند و ستاره‌ای نوزاد به‌وجود می‌آید. سحابی‌ها شکل‌ها و اندازه‌هایی متفاوت دارند؛ از کره‌های کوچک و تاریک تا سحابی‌های مولکولی غول‌پیکر. اینکه یک ستاره در هر سحابی چگونه شکل می‌گیرد، بیشتر به طبیعت سحابی مربوط است.

برای مثال، سحابی نزدیک برنارد ۶۸ (Barnard 68) توده‌ای تاریک از گاز و غبار سرد (دانه‌های کوچک سیلیکات (مواد سنگی) و مولکول‌های پیچیده کربن شبیه به دوده) است که در فاصله‌ای نسبتاً نزدیک به ما، تنها چند صد سال نوری دورتر، قرار دارد. یک توده ترسناک مانند شبحی سیاه که تمام نور ستاره‌های پشت خود را مسدود می‌کند؛ مانند چاله‌ای کدر در فضا.

این سحابی تنها نیم سال نوری (حدوداً پنج میلیون کیلومتر) عرض دارد و مواد داخل آن فقط برای ساخت یک ستاره اندکی سنگین‌تر از خورشید کافی است؛ احتمالاً اکنون در وسط فرایند ستاره‌سازی است و می‌تواند تنها در عرض ۲۰۰٬۰۰۰ سال به یک ستاره تبدیل شود.

ابر مولکولی برنارد ۶۸ از چشمان ماهواره گایا متعلق به آژانس فضایی اروپا (ESA) با اطلاعات دومین دسته از داده‌های منتشرشده از این مأموریت.
Credit: ESA/Gaia/DPAC

در سمت دیگر مقیاس، مجموعه ابر مولکولی اوریون (شکارچی) بی را داریم: مکان بسیار عظیمِ ستاره‌زایی فعال که بیش از هزار سال نوری از ما فاصله و چندصد سال نوری عرض دارد. مواد داخل آن برای تولید تعدادی باورنکردنی از ستاره‌ها – حداقل ۱۰۰٬۰۰۰ ستاره مانند خورشید – کافی است. سحابی مشهور شکارچی که با چشم غیرمسلح نیز دیده می‌شود و زایشگاه صداها ستاره است، تنها قسمتی از این کارخانه ستاره‌سازی عظیم را تشکیل می‌دهد.

ابرهای غول‌پیکری مانند این نسبتاً نادر هستند، اما ستاره‌ها را در مقیاس صنعتی تولید می‌کنند. ابرهای کوچک‌تر باروری کمتری دارند، اما کهکشان از آن‌ها پر است. نگریستن به این اعداد به‌تنهایی و به‌طور آماری برای تعیین منشأ خورشید کافی نیست: ستاره ما می‌تواند از هر نوع زایشگاه ستاره‌ای آمده باشد.

بااین‌حال این محیط‌های ابری بسیار متفاوت هستند و بر ستاره‌ای که می‌سازند، اثر دارند. ستاره‌های غول‌پیکری که درون یک سحابی وجود دارند، روی ستاره‌های درحال تولد اثرگذارند. آن‌ها بادهای شدید ذرات زیراتمی منتشر می‌کنند – مانند بادهای خورشیدی، اما بسیار بزرگ‌تر از بالاترین توان خورشید.

این بادها می‌توانند عناصر سنگین مانند آلومینیوم و منیزیم را روی ستاره‌های درحال شکل‌گیری بپاشند و بعدتر، وقتی در یک انفجار ابرنواختری نابود می‌شوند، ترکیبی از این عناصر مانند آهن و کبالت را تا فواصلی بسیار دور پرتاب کنند.

بااین‌حال، ستاره‌های غول‌پیکر نادر هستند. شاید یکی از هر صد ستاره به‌اندازه‌ای بزرگ باشد که چنین اثری از خود بر جای بگذارد. سحابی‌های کوچک از این ستاره‌ها نمی‌سازند؛ این یعنی اساساً با نگریستن به ترکیب شیمیایی دوران آغازین منظومه شمسی می‌توان گفت خورشید در چه نوع زایشگاهی متولد شده است.

ستاره‌های نوزاد در سحابی شکارچی زاده می‌شوند.
Credit: NASA/JPL-Caltech/STScI

این چیزی است که پژوهش تازه منتشر‌شده روی آن تمرکز دارد. اخترشناسان خصوصاً به‌دنبال دو عنصر بودند: آلومینیم-۲۶ و آهن-۶۰. آلومینیم-۲۶ درون ستاره‌های غول‌پیکر ساخته می‌شود و با بادهای آن‌ها به بیرون راه می‌یابد، درحالی‌که آهن-۶۰ در جهنم گرماهسته‌ای (thermonuclear) انفجار یک ستاره تولید می‌شود.

هر دو عنصر رادیواکتیو هستند و به منیزیم و کبالت تجزیه می‌شوند؛ پس اندازه‌گیری دقیق این عناصر در نمونه‌های بکر اولین روزهای منظومه شمسی، یعنی شهاب‌سنگ‌ها، می‌تواند از محیطی که خورشید در آن متولد شده است به ما بگوید.

تیم بین‌المللی دانشمندان برای آنالیز جدید خود از فیزیک سحابی‌ها و شکل‌گیری ستاره‌ها برای شبیه‌سازی تولد یک ستاره شبیه به خورشید در محیط‌های گوناگون استفاده کردند؛ از سحابی‌هایی با اندکی ستاره (نماینده ابرهای کوچک) تا سحابی‌هایی غول‌پیکر با هزاران ستاره. سپس آن‌ها به محاسبه ترکیب عناصر دیسک پیش‌خورشیدی اولیه ظاهرشده در هر سحابی پرداختند و در آخر این زاده‌های مجازی را با چیزی که واقعاً در شهاب‌سنگ‌ها اندازه‌گیری شده است، مقایسه کردند.

نتایج آن‌ها دلالت بر این داشت که خورشید آغازین هنگام شکل‌گیری در دیسک اولیه خود به‌احتمال‌زیاد تحت ضربات بادهای شدید و انفجارهای ابرنواختری بود که هر دو از نشانه‌های حضور ستاره‌های غول‌پیکر است. این یعنی زایشگاه خورشید بیشتر مانند مجموعه اوریون بود تا برنارد ۶۸.

به بیان دیگر، خورشید احتمالاً بیشتر بچه یک شهر بزرگ باشد تا کسی که از یک روستای ستاره‌ای کوچک می‌آید. البته که با ازبین‌رفتن این زایشگاه ابری نمی‌توانیم این نکته را به‌سادگی تأیید کنیم. گذشته از هرچیز، دیگر نمی‌توانید به آن خانه بازگردید.

برادران و خواهران خورشید چه؛ هزاران ستاره دیگری که در آن خانواده بزرگ به دنیا آمدند؟ مثل خورشید، آن‌ها نیز مانند توله‌سگ‌هایی بسیار در کنار هم زندگی می‌کردند؛ اما احتمالاً در گذشته‌های بسیار دور راه خود را در پیش گرفتند و حالا مانند یتیم‌هایی در سراسر کهکشان پراکنده‌اند. اما اخترشناسان به‌دنبال آن‌ها (ستاره‌هایی با سن و ترکیب مشابه خورشید) هستند تا بتوانیم چیزهای بیشتری درباره ستاره مادر خود بدانیم.

بعید است که این خانواده دوباره دور‌هم جمع شود. اگر می‌خواهیم آلبوم عکس‌های خانوادگی آن‌ها را ببینیم، خودمان باید آن را سرهم کنیم.