کربن چهارمین عنصر فراوان در جهان است. همه جا وجود دارد، از هوایی که تنفس می‌کنید تا کربوهیدرات‌های موجود در غذا تا روغن موجود در پوسته زمین. مانند بسیاری از عناصر، کربن توسط انفجار بزرگ ایجاد نشد، بلکه از 2 نوع مختلف ستاره که عناصر سبک‌تری را با هم ترکیب می‌کردند، به وجود آمد.
ستارگان پرجرم با جرم حداقل 8 برابر خورشید، 3 اتم هلیوم را با مکانیزمی به نام یک اتم کربن در هسته خود ترکیب می کنند. فرآیند آلفای سه گانه. آنها در نهایت این کربن را به فضا یا از طریق جریانی از مواد به نام a بیرون می کنند باد ستاره ای یا در پایان عمر خود طی یک ابرنواختر فروپاشی هسته.
در همین حال، ستارگان با اندازه کم تا متوسط بین ½ تا 8 برابر جرم خورشید نیز فرآیند آلفای سه گانه را آغاز می کنند. اما بر خلاف ستارگان پرجرم، آنها کربن را نه در هسته خود، بلکه در یک پوسته هلیوم متراکم تولید می کنند که در مرحله پیشرفته ای به نام آنها را احاطه کرده است. شاخه غول پیکر مجانبی یا AGB ستاره‌های AGB چرخه‌هایی از تورم و انقباض را پشت سر می‌گذارند که طی آن مقداری از مواد خود را به فضا پرتاب می‌کنند.
اگرچه دانشمندان این فرآیندها را درک می کنند، اما سهم هر نوع ستاره در تامین کربن جهان نامشخص است. برای پرداختن به این موضوع، تیمی از دانشمندان چگونگی تغییر عناصر شیمیایی در کهکشان راه شیری را در طول زمان با مشارکت‌های متفاوت دو فرآیند ایجاد کربن، مدل‌سازی کردند. آنها سپس یافته های خود را با مقایسه آنها با غلظت واقعی کربن در کهکشان راه شیری تأیید کردند.
برای به دست آوردن معیاری برای محتوای کربن کهکشان راه شیری، تیم به فهرست ستارگان رصد شده توسط آزمایش تکامل کهکشانی رصدخانه نقطه آپاچی روی آورد.APOGEE) مطالعه کنید. آنها 14066 ستاره را انتخاب کردند که به اندازه کافی بزرگ و درخشان بودند تا داده های قابل اعتمادی ارائه دهند، اما برخلاف AGB و ستارگان پرجرم، هنوز در مرحله ای از زندگی بودند که کربن تازه تولید شده آنها هنوز در هسته آنها محدود بود. محققان از کربن موجود در لایه‌های بیرونی این ستاره‌ها استفاده کردند زیر غول ها، به عنوان رکوردی از ترکیب گازی که از آن تشکیل شده اند، به این ترتیب محتوای کربن کهکشان در زمان شکل گیری آنها تخمین زده می شود.
دانشمندان با یک برنامه کامپیوتری توسعه یافته توسط تیم دیگری شروع کردند که چگونگی تغییر شیمی راه شیری را در طول زمان مدل می کند. ابتدا، این تیم با استفاده از تخمین های مطالعات قبلی، میزان کربن تولید شده توسط انواع مختلف ستارگان را محاسبه کرد. آنها سپس با استفاده از یک برنامه شبیه سازی به نام انتگرالگر همه کاره برای تکامل شیمیایی، این نتایج را در مدلی گنجانده اند که چگونگی شکل گیری ستارگان، ترکیب عناصر و انتشار کربن در کهکشان را توضیح می دهد. VICE. محققان 14 نسخه از این مدل را اجرا کردند که هر کدام سهم کربن متفاوتی از ستاره‌های AGB در مقابل ستاره‌های پرجرم را فرض می‌کردند.
در مدل کامپیوتری آنها، کهکشان راه شیری به عنوان مجموعه ای از 200 حلقه متحدالمرکز شروع می شود، که هر یک شامل جمعیت ستارگان خاص خود، سرعت های مختلف شکل گیری ستارگان، و مقادیر متفاوتی از گاز موجود برای تشکیل ستاره های جدید است. تیم سپس این حلقه ها را به هم دوخت و باعث شد ستاره ها بین آنها مهاجرت کنند. آنها به این کهکشان‌های مدل اجازه دادند به مدت 10 میلیارد سال مستقر شوند، سپس نمونه‌ای تصادفی از 14066 ستاره شبیه‌سازی شده را انتخاب کردند تا محتوای کربن آنها را با کربن موجود در همان تعداد زیرغول مشاهده‌شده توسط APOGEE مقایسه کنند.
مدل این تیم، محتوای کربن واقعی ستارگان غول راه شیری را به دقت بازتولید می‌کند، جایی که ستارگان AGB بین 10 تا 40 درصد کربن موجود در کهکشان را تشکیل می‌دهند و قوی‌ترین توافق بین 15 تا 30 درصد است. در حالی که آنها دریافتند که ستارگان پرجرم منبع اصلی کربن هستند، آنها همچنین دریافتند که ستارگان کوچکتر AGB می توانند کربن را کارآمدتر از آنچه قبلا تصور می شد تولید کنند، اگرچه تبدیل شدن به منابع کربن نسبت به همتایان بزرگترشان زمان بیشتری می برد.
این تیم به این نتیجه رسیدند که تخمین‌های آنها از مقدار کربنی که از ستاره‌های AGB و پرجرم می‌آید، معیاری برای مطالعات آینده است، زیرا رابطه بین تولید عناصر درون ستارگان و فرآیندهایی که همان ستاره‌ها جرم خود را از دست می‌دهند هنوز به درستی شناخته نشده است. آنها پیشنهاد کردند که محققان آینده باید اندازه نمونه های بزرگتر را تجزیه و تحلیل کنند، کهکشان های دیگر را بررسی کنند و از داده های بدست آمده استفاده کنند. مطالعات آینده برای درک بهتر تاریخچه شیمیایی کیهان
بررسی ها: 1,353
