بیگ بنگ: تحلیل دو انفجار کیهانی نشان می‌دهد که این دو، به همراه انفجار عجیب از سال 2018، گونه‌ای جدید از رویدادها را شکل می‌دهند که شباهت‌هایی با برخی ابرنواخترها و انفجارهای پرتو گاما دارند، اما در عین حال تفاوت‌های چشمگیری با آنها دارند.

به گزارش بیگ بنگ، اخترشناسان دو جرم را کشف کرده‌اند (علاوه بر جرم عجیبِ کشف شده در سال 2018) که گروه تازه‌ای از انفجارهای کیهانی را تشکیل می‌دهند. این نوع ِ جدید انفجار، برخی از ویژگی‌های انفجارهای ابرنواختری که ستارگان پُرجرم و انفجارهایی که پرتو گاما(GRB) تولید می‌کنند را دارد، اما با این حال تفاوت‌های آشکاری از هر کدام را دارا میباشد.

داستان از ماه ژوئن سال 2018 آغاز شد، زمانی که اخترشناسان انفجاری کیهانی را با ویژگی‌ها و رفتار اعجاب‌آور رصد کردند. این جرم که به اختصار AT2018cow نام گرفته توجه دانشمندان را به خود جلب کرد و به شکلی گسترده مورد مطالعه قرار گرفت. علی‌رغم اینکه ویژگی‌های مشترکی از انفجارهای ابرنواختری داشت، از جنبه‌های مهمی فرق داشت، به خصوص درخشش نامعمولش در آغاز و اینکه چقدر سریع نورانی شد و در عرض چند روز محو گردید.

در همین حال دو انفجار دیگر (یکی در سال 2016 و دیگری 2018) نیز ویژگی‌های غیرمعمولی از خود نشان دادند و مورد رصد و تحلیل قرار گرفتند. یکی از این انفجارها CSS161010 نام داشت که در کهکشانی در فاصلۀ حدود 500 میلیون سال نوری از زمین روی داد و دیگری ZTF18abvkwla (کوآلا) در کهکشانی با فاصلۀ حدود 3.4 میلیارد سال نوری از زمین، اتفاق افتاد. هر دو انفجار با رصدهای خودکار آسمان، با استفاده از تلسکوپ‌های نور مرئی برای اسکن نواحی عظیمی از آسمان شب، کشف شدند.

“آنا هو” از موسسه فناورری کلتِک و نویسنده ارشد تحقیق بر روی انفجار کوآلا، متوجه شد که درخشش تابش‌های رادیویی جرم به اندازۀ انفجارهای پرتو گاما است. او گفت:«زمانی که داده‌ها را بررسی کردم، فکر می‌کردم اشتباه کرده‌ام.» “دیان کوپه ژانس”، از دانشگاه نورث وسترن، که هدایت این تحقیق را بر عهده داشت، پی‌برد این جرم مقادیر دور از انتظاری ماده را با سرعتی حدود نصف سرعت نور به فضای میان ستاره‌ای پرتاب می‌کند. همکار او “رافائلا مارگوتی” نویسنده همکار از دانشگاه نورث وسترن گفت:«حدود دو سال طول کشید تا درک کنیم به چه چیزی می‌نگریم، تنها به این دلیل که بسیار غیرطبیعی بود.»

در هر دو مورد رصدهای تکمیلی مشخص شد که این اجرام، خصوصیات مشترکی با AT2018cow دارند. دانشمندان نتیجه گرفتند، این رویدادها که «نوسانات نوری زودگذرِ سریع آبی رنگ» نام دارند، به همراه AT2018cow معرفِ نوعی از انفجار میان ستاره‌ای هستند که به طرز چشمگیری متفاوت می‌باشند.

به گفته اخترشناسان، نوسانات «نوری زودگذرِ سریعِ آبی رنگ» احتمالا شبیه برخی ابرنواخترها و انفجارهای پرتو گاما، رفتار می‌کنند. (زمانی که ستاره‌ای با جرمی بسیار بیشتر از خورشید در پایانِ عمرِ همجوشی هسته‌ای طبیعی‌اش، منفجر می‌شود)؛ تفاوت‌ها در رویدادهای پس از نخستین انفجار نمایان می‌شوند.

در گونۀ معمولی از این نوع که ابرنواختر هسته-رُمبش نام دارد، انفجار، موجی کُروی از ماده را به فضای میان ستاره‌ای می‌فرستد. اگر علاوه بر این، دیسک چرخان از ماده به طور موقت پیرامون ستاره نوترونی یا سیاهچالۀ باقی مانده از انفجار شکل بگیرد و جت‌های باریکی از ماده را در سرعت نزدیک به نور در جهات متضاد به پیش براند، این جت‌ها می‌توانند پرتوهای محدودی از گاما تولید کنند که باعث انفجار پرتو گاما می‌شود.

این دیسکِ چرخان، “دیسک برافزایشی” نام دارد و جت‌هایی که ایجاد می‌کند از سوی اخترشناسان “موتور” نامیده می‌شود. اخترشناسان معتقدند نوسانات “نوری زودگذرِ سریع آبی رنگ” هم، چنین موتوری دارند. در موردی که روی آن تحقیق می‌کردند، برخلاف انفجارهای پرتو گاما، این موتور از مادۀ غلیظ پوشانده بود. احتمالا ستاره، آن ماده را قبل از انفجار بیرون ریخته و احتمال دارد یک ستارۀ همراه آن را از ستاره بیرون کشیده باشد.

زمانی که مادۀ غلیظ در نزدیکی ستاره مورد اصابتِ موج انفجار قرار می‌گیرد، باعث انفجار مرئی نوری درخشان، اندکی پس از انفجار می‌شود که در آغاز موجب شد این اجرام خیلی غیرطبیعی به نظر بیایند. همان انفجار درخشان هم دلیلش این است که اخترشناسان این رویدادها را نوسانات “نوری زودگذرِ سریع آبی رنگ” می‌نامند. این ویژگی، آنها را از ابرنواخترهای عادی متمایز می‌کند.

زمانی که موج انفجار هنگام ِ حرکت، به سمت بیرون با مادۀ پیرامون ستاره برخورد کند، امواج رادیویی ساطع می‌کند. این تابشِ بسیار درخشان، سرنخی مهم بود که ثابت کرد، این نوع انفجار از یک موتور نیرو می‌گیرد. “هو” می‌گوید:«لایۀ ماده متراکم به این معناست که ستارۀ زمینه‌ساز رویداد با آن رویدادهایی که منجر به انفجارهای پرتو گاما می‌شود، کاملا متفاوت است.» به گفته اخترشناسان در AT2018cow و CSS161010، مادۀ متراکم حاوی هیدروژن بوده، چیزی که هرگز در انفجارهای پرتو گاما دیده نشده است.

اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ رصدخانه کِک متوجه شدند که رویدادهای انفجاری CSS161010 و ZTF18abvkwla در کهکشان‌های کوچکِ کوتوله روی داده است. “کوپه ژانس” می‌گوید:«ویژگی‌ کهکشان‌های کوتوله شاید مسیر تکاملیِ بسیار نادری را برای ستارگان فراهم سازد که منجر به این‌گونه انفجارهای متمایز می‌شود.»

اگرچه، عنصر مشترک در نوسانات “نوری زودگذرِ سریع آبی رنگ”، این است که تمام این سه رویداد ثبت شده “موتوری مرکزی” دارند، به گفته محققان موتور می‌تواند در نتیجۀ تکه تکه شدن ستارگان توسط سیاهچاله‌ها باشد، اگرچه آنها انفجارهای ابرنواختری را بهترین گزینه در نظر می‌گیرند. مارگوتی گفت:«رصدهای بیشتر از نوسانات “نوری زودگذرِ سریع آبی رنگ” و محیط‌هایی که در آن هستند، به این پرسش پاسخ خواهد داد.»

دانشمندان می‌گویند برای انجام این کار، به تلسکوپ‌هایی با دامنۀ طیف گسترده نیاز است، همانگونه که در مورد سه جرم اول این کار را انجام دادند. “دانیئل پیرلی” از دانشگاه جان مورزِ لیورپول گفت:« اگرچه رصدِ این نوع نوسانات، بسیار نادر است؛ همچنین در موج رادیویی‌ای که این نوسانات نور روی می‌دهند بسیار درخشان‌تر از آن چه حدس می‌زدیم، هستند؛ که به ما امکان می‌دهد حتی در مورد رویدادهایی که بسیار دور هستند، داده‌هایی جامع ارائه کنیم.»

رصدخانه ملی اخترشناسی رادیویی، ابزاری متعلق به بنیاد ملی علوم است که تحت نظر توافق جمعی، از سوی دانشگاه‌های وابسته عمل می‌کند. تحقیق بر روی CSS161010 با حمایت بنیاد هایزینگ سیمونز، ناسا و بنیاد ملی علوم انجام شده است. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.

ترجمه: حسین طریقی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencedaily.com