نجوم الكون الأولى احتوت على شيء ليس له مثيل

توصل فريق دولي من الباحثين بقيادة علماء من جامعة نورث كارولينا الأميركية إلى أن النجوم القديمة في الكون تمكنت من إنتاج عناصر ذات كتل ذرية أكبر من أي عنصر نعرفه في الجدول الدوري الآن، الأمر الذي يحسّن فهم العلماء لطبيعة النجوم وتطورها.

العملية آر

وبحسب الدراسة التي نشرها هذا الفريق في دورية “ساينس”، فقد درس الباحثون العناصر الثقيلة في 42 نجما مدروسا جيدا في مجرة درب التبانة، وتشكلت هذه العناصر عن طريق عملية التقاط النيوترون السريعة أو “العملية آر”.

ومع إجراء تحليل إحصائي تبين أن بعض العناصر مثل الفضة والروديوم في تلك النجوم كانت على الأرجح بقايا انشطار عناصر أثقل منها، وبينت الحسابات الإضافية أن تلك العناصر المجهولة أثقل من أثقل عنصر يعرفه العلماء الآن في الطبيعة، أو حتى في تجارب الأسلحة النووية.

وتحدث عملية التقاط النيوترونات السريعة في البيئات الفيزيائية الفلكية القاسية، مثل المستعرات الأعظمية أو اندماج النجوم النيوترونية، وهي مسؤولة عن تكوين العناصر الأثقل من الحديد، مثل الذهب والبلاتين واليورانيوم والعديد من العناصر الأخرى الموجودة بكميات ضئيلة في الكون.

وكانت هذه العملية على مدى عقود لغزا كبيرا بالنسبة للباحثين، فظروفها متطرفة للغاية، ولا توجد معرفة متوفرة عن عدد الأنواع المختلفة من الأماكن في الكون التي يمكنها توليد عمليات من هذا النوع، ولا يعرف العلماء كيف تنتهي.

(شاهد في الفيديو التالي من ناسا انفجار أحد النجوم كما يبدو بالنسبة لنا على الأرض)

غبار النجوم

تنشأ كل العناصر التي نعرفها من باطن النجوم في الأساس، حيث تندمج ذرات الهيدروجين معا في نواة أي نجم مثل الشمس ليتحول إلى هيليوم، ويظل الأمر كذلك حتى ينفد وقود النجوم من الهيدروجين، وفي تلك الحالة فإن النجوم تميل للون الأحمر وتتضخم بحيث لو كانت بحجم حبة بازلاء لأصبحت بحجم كرة يد مثلا.

وفي تلك الحالة، فإن الهيليوم المتراكم في باطن النجم يبدأ هو الآخر اندماجا نوويا يتحول خلاله إلى عناصر أكبر، وهي الكربون والأكسجين مثلا، ولو كان النجم أضخم من الشمس أكثر من ثمانية أضعاف، فإن تلك العناصر تستمر في الاندماج مع بعضها، وتتولد العناصر الجديدة واحدا تلو آخر.

لكن عند وصول النجم لمرحلة إنتاج الحديد، فإنه لا يتمكن من دمج ذرات الحديد لأن ذلك يتطلب طاقة أكبر مما يمتلك، وهنا ينهار النجم على ذاته وينفجر في صورة مستعر أعظم، وفي أثناء هذا الانفجار تكون الحرارة كبيرة كفاية لتوليد عناصر أثقل من الحديد مثل الحديد والفضة.

وفي تلك النقطة تبدأ عملية التقاط النيوترونات السريعة، وهنا يقف العمل البحثي الحالي، حيث كان من الصعب على العلماء دراسة ما يحدث بعد الحديد من عمليات التقاط للنيترونات، لكن باللجوء إلى دراسة العناصر الحالية التي تمثل بقايا تلك العناصر القديمة، أمكن لهم التعلم عنها.

وبحسب بيان رسمي صادر من جامعة نورث كارولينا، فإن رصد أثر هذه العناصر في الفضاء تعطي العلماء إرشادات لكيفية التفكير في نماذج فيزيائية أحدث لعمليات الاندماج والانشطار النووي، ويمكن أن تعطيهم نظرة ثاقبة عن كيفية ظهور التنوع الغني للعناصر في هذا الكون.