اكتشاف نجم غني بالذهب والبلاتين والفضة

في جوار الشمس من مجرة ​​درب التبانة حدد علماء الفلك نجما لامعا نسبيا، في كوكبة الطوقان الجنوبية، أطلق عليه اسم HD 222925.

وتمكن عالم الفلك بجامعة ميشيغان، إيان روديرير، من تحديد 65 عنصرا في النجم HD 222925، منها 42 من العناصر الأثقل المدرجة على طول الجزء السفلي من الجدول الدوري (ترتيب مجدول للعناصر الكيميائية، مرتبة حسب عددها الذري، والتوزيع الإلكتروني، والخواص الكيميائية المتكررة، والذي يُظهر هيكله اتجاهات دورية). وهذا يجعل HD 222925 نجما بأوسع نطاق معروف من العناصر المحددة، خارج نظامنا الشمسي.

وسيساعد تحديد هذه العناصر في نجم واحد علماء الفلك على فهم ما يسمى بـ"عملية التقاط النيوترون السريعة"، أو إحدى الطرق الرئيسية التي تم من خلالها تكوين العناصر الثقيلة في الكون.

وقال روديرير في الدراسة التي نُشرت نتائجها مفصلة على موقع arXiv: "على حد علمي، هذا رقم قياسي لأي جسم خارج نظامنا الشمسي. وما يجعل هذا النجم فريدا للغاية هو أنه يحتوي على نسبة عالية جدا من العناصر المدرجة على طول الثلثين السفليين من الجدول الدوري. اكتشفنا الذهب حتى. تم صنع هذه العناصر من خلال عملية الالتقاط السريع للنيوترونات. وهذا هو الشيء الذي نحاول دراسته حقا: الفيزياء في فهم كيف وأين ومتى صنعت هذه العناصر".

وتبدأ العملية، التي تسمى أيضا "عملية آر" (عملية التقاط النيوترون السريعة)، بوجود عناصر أخف مثل الحديد. ثم، وبسرعة تضاف النيوترونات إلى نوى العناصر الأخف. وينتج عن هذا عناصر أثقل مثل السيلينيوم والفضة والتيلوريوم والبلاتين والذهب والثوريوم، وهو النوع الموجود في HD 222925، ونادرا ما يتم اكتشافها جميعا في النجوم، وفقا لعلماء الفلك.

وأضاف روديرير: "إننا بحاجة إلى الكثير من النيوترونات الحرة ومجموعة شروط طاقة عالية جدا لتحريرها وإضافتها إلى نوى الذرات. لا يوجد الكثير من البيئات التي يمكن أن يحدث فيها ذلك".

ووقع تأكيد إحدى هذه البيئات، وهو اندماج النجوم النيوترونية. والنجوم النيوترونية هي النوى المنهارة للنجوم العملاقة، وهي أصغر الأجسام السماوية المعروفة وأكثرها كثافة. وتسبب تصادم أزواج النجوم النيوترونية في حدوث موجات ثقالية، وفي عام 2017، اكتشف علماء الفلك لأول مرة موجات الجاذبية من اندماج النجوم النيوترونية. والطريقة الأخرى التي قد تحدث بها "عملية آر" هي الموت المتفجر للنجوم الضخمة.

وتم إنتاج العناصر التي حددها روديرير وفريقه في HD 222925 إما في مستعر أعظم ضخم أو اندماج النجوم النيوترونية في وقت مبكر جدا من الكون. ووقع إخراج المادة وإعادتها إلى الفضاء، حيث تم تعديلها لاحقا لتصبح النجم الذي يدرسه روديرير اليوم.

ويقول روديرير إن أي نموذج يتم تطويره في المستقبل يوضح كيفية إنتاج "عملية آر" أو الطبيعة لعناصر في الثلثين السفليين من الجدول الدوري يجب أن يكون له نفس توقيع HD 222925.

واستخدم علماء الفلك أداة على تلسكوب هابل الفضائي يمكنها جمع أطياف الأشعة فوق البنفسجية. وكانت هذه الأداة أساسية في السماح لعلماء الفلك بجمع الضوء في الجزء فوق البنفسجي من طيف الضوء، ضوء خافت قادم من نجم بارد مثل HD 222925.

كما استخدم الفلكيون أيضا أحد تلسكوبات ماجلان في مرصد لاس كامباناس في تشيلي، وهو اتحاد تشترك فيه جامعة ميشيغان، لجمع الضوء من HD 222925 في الجزء البصري من طيف الضوء.

وتقوم هذه الأطياف بتشفير "البصمة الكيميائية" للعناصر داخل النجوم، وقراءة هذه الأطياف تسمح للفلكيين ليس فقط بتحديد العناصر الموجودة في النجم، ولكن أيضا مقدار العنصر الذي يحتويه النجم.