دیرینهشناسان سالها پیش دریافتند بسیاری از دایناسورها منقرض نشدهاند، بلکه در طول میلیونها سال به پرندگان امروزی تکامل یافتهاند. اکنون پژوهشگران معتقدند «دایناسورهای کیهانی» که تلسکوپ فضایی جیمز وب در اعماق جهان اولیه رصد کرده نیز سرنوشتی مشابه داشتهاند و به ساختارهای آشنای امروز تکامل یافتهاند: تجمعات عظیم و متراکم ستارگانی که به نام خوشههای کروی شناخته میشوند.
این اشیاء که ستارهشناسان آنها را «نقاط قرمز کوچک» (Little Red Dots) مینامند، از سال ۲۰۲۲ یعنی زمانی که تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) شروع به کشف فراوان آنها در فاصله حدود ۶۰۰ میلیون سال پس از بیگبنگ کرد، به یک معمای بزرگ بدل شدند. راز اصلی در این بود که به نظر میرسید این نقاط قرمز پیش از آنکه کیهان به ۲ میلیارد سالگی برسد، از صحنه هستی محو میشوند.
از انقراض تا تکامل: نظریه جدید پژوهشگران
ستارهشناسان توضیحات متنوعی برای این پدیده ارائه دادهاند؛ از فرضیه «ستارگان سیاهچالهای» تا سیاهچالههایی که در لفافهای عظیم گاز و غبار متراکم پیچیده شدهاند. اما تیمی به رهبری جان چیسولم از دانشگاه تگزاس در آستین، نظریه متفاوتی را مطرح کرده است. آنها معتقدند یک خوشه کروی در حال تشکیل که در قلب خود یک ستاره فوقپرجرم دارد — جرم ستارهای فرضی و کوتاهعمر با جرمی بین ۱۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ برابر خورشید — دقیقاً شبیه به یک نقطه قرمز کوچک به نظر میرسد.
چیسولم در این باره میگوید: «این اشیاء ممکن است تنها یک جمعیت عجیب و جدید برای تلسکوپ جیمز وب نباشند که هیچ ارتباطی با جهان پیرامون ما ندارند. در عوض، نقاط قرمز کوچک میتوانند از جهان اولیه فراتر بمانند و به چیزی نسبتاً آشنا تکامل یابند. کار ما نشان میدهد که خوشههای کروی در حال تشکیل با ستارگان فوقپرجرم باید بخشی از این گفتگو باشند.»
خوشههای کروی: ساختارهای آشنا با ریشههای ناشناخته
خوشههای کروی معمولاً در کهکشانهای بزرگ دیده میشوند و شامل میلیونها ستاره باستانی به شدت متراکم هستند. کهکشان راه شیری میزبان دستکم ۱۵۰ خوشه کروی است و با وجود آشنایی نسبی با این ساختارها، ستارهشناسان هنوز کاملاً مطمئن نیستند که چگونه شکل میگیرند.
دانیل برگ، عضو تیم پژوهشی از دانشگاه تگزاس در آستین، توضیح میدهد: «ما معمولاً این خوشهها را پس از میلیاردها سال تکامل میبینیم؛ در زمانی که ستارگان پرجرمشان از بین رفتهاند، گازهایشان پاک شده و فرآیندهای دینامیکی جرم و ساختارشان را تغییر داده است. این موضوع بازسازی شرایط اولیهای که در آن تشکیل شدهاند را بسیار دشوار میکند.»
اثر انگشت شیمیایی عجیب
تصور میشود ستارگان موجود در خوشههای کروی همگی همزمان در جهان اولیه شکل گرفتهاند. در آن دوره، کیهان تنها باید هیدروژن، هلیوم و مقدار کمی عناصر سنگینتر (که ستارهشناسان آنها را «فلزات» مینامند) برای ساخت ستاره در اختیار داشت. با این حال، بسیاری از ستارگان خوشههای کروی به طرز عجیبی سرشار از هلیوم و فلزاتی مانند نیتروژن، سدیم و آلومینیوم هستند، در حالی که سطوح مورد انتظار کربن، اکسیژن و منیزیم را ندارند.
مایک بویلان-کولچین، دیگر عضو تیم پژوهشی، میگوید: «این الگوی خاص نشاندهنده همجوشی هستهای در دمای بسیار بالاست؛ دمایی بسیار فراتر از هسته حتی ستارگان عادی پرجرم. یک ستاره فوقپرجرم دقیقاً نوع محیطی است که میتواند این ترکیب شیمیایی را تولید کند.»
ستارگان فوقپرجرم: آهنگران عناصر کیهانی
ستارگان فوقپرجرمِ قادر به تولید این میزان گرما، در محیطهای متراکم خوشههای کروی اولیه تشکیل میشدند — محیطهایی که در آنها برخوردها و ادغامهای ستارهای بارها رخ میداد. ستارگان حاصل از این فرآیند کوتاهعمر بودند و تنها حدود ۱ میلیون سال دوام میآوردند (خورشید ما در ۴.۶ میلیارد سالگی همچنان میانسال است)، اما این زمان برای آهنگری عناصر مورد نیاز و توضیح شیمی عجیب خوشههای کروی کافی بود.
هنگامی که این ستارگان فوقپرجرم در انفجارهای ابرنواختری میمیرند، عناصری که ساختهاند به بیرون پرتاب میشوند و بلوکهای سازنده نسل بعدی ستارگان را شکل میدهند. این فرآیند به ستارگان خوشههای کروی مدرن، اثر انگشتهای شیمیایی غیرعادی خود را میبخشد.
چیسولم ادامه میدهد: «در مدل ما، ستاره فوقپرجرم که باعث میشود جسم شبیه به یک نقطه قرمز کوچک به نظر برسد، تنها برای مدت کوتاهی زندگی میکند. هنگامی که آن ستاره میمیرد، جسم دیگر شبیه به یک نقطه قرمز کوچک به نظر نمیرسد، حتی اگر خود خوشه میلیاردها سال دوام بیاورد.»
پاسخی برای معمای ناپدید شدن
این نظریه به زیبایی توضیح میدهد که چرا نقاط قرمز کوچک ناگهان از观测های تلسکوپ جیمز وب ناپدید میشوند. زمانی که ستاره فوقپرجرم در مرکز خوشه منفجر میشود، گاز و غبار اطرافش پخش شده و جسم دیگر آن درخشش قرمز مشخصه خود را از دست میدهد. خوشه ستارگان باقیمانده اما به حیات خود ادامه میدهد و در طول میلیاردها سال بعد، به خوشه کروی بالغی تبدیل میشود که ما امروز در کهکشانها مشاهده میکنیم.
این کشف نشان میدهد که تلسکوپ فضایی جیمز وب نه تنها در حال پرتلاش از افقهای دور جهان اولیه است، بلکه پل ارتباطی بین جهان نوزادان و کیهان بالغ امروزی را نیز کشف کرده است. هر رصد جدید از این تلسکوپ قدرتمند، لایهای از اسرار کیهان را کنار میزند و در عین حال، درهای تازهای به سوی پرسشهای عمیقتر میگشاید.
