بیگ بنگ: ستاره‌شناسان ارتباط مستقیمی بین مرگ‌ انفجاری ستارگان عظیم و تشکیل فشرده‌ترین و مرموزترین اجرام در کیهان- سیاه‌چاله‌ها و ستاره‌های نوترونی- پیدا کردند.

به گزارش بیگ بنگ، دو تیمِ ستاره‌شناس توانستند با کمک تلسکوپ بسیار بزرگ(VLT) و تلسکوپ فناوری جدیدِ(NTT) رصدخانۀ جنوبی اروپا(ESO)، پیامدهای انفجار ابرنواختری را در یک کهکشان نزدیک رصد کنند و شواهدی از جسم فشردۀ مرموزی ببینند که از خود به جا گذاشته بود.

وقتی ستارگان پرجرم به پایان عمرشان می‌رسند، تحت گرانش خود دچار فروپاشی می‌شوند و با انفجاری شدید که به ابرنواختر معروف است به زندگی خود پایان می‌دهند. ستاره‌شناسان بر این باورند که بعد از تمام هیجانات انفجار، چیزی که باقی می‌ماند، یک هستۀ فوق متراکم یا بقایای فشردۀ ستاره است. بسته به جرم ستاره، باقی‌ماندۀ فشرده یا ستارة نوترونی خواهد بود- جرمی که به‌قدری متراکم است که یک قاشق چای‌خوری از مواد آن، اینجا، روی زمین، حدود یک تریلیون کیلوگرم وزن دارد- یا سیاه‌چاله – جرمی که هیچ چیزی، حتی نور، نمی‌تواند از آن فرار کند.

ستاره‌شناسان سرنخ‌های زیادی پیدا کرده‌اند که حاکی از این زنجیرۀ رویدادها در گذشته است، برای مثال یافتن یک ستاره نوترونی در سحابی خرچنگ، ابر گازی که تقریباً هزار سال پیش، از انفجار یک ستاره باقی‌مانده است. اما پیش از این، هرگز ندیده بودند که این فرآیند در زمان واقعی رخ دهد؛ یعنی شواهد مستقیمی از یک ابرنواختر که بقایای فشرده‌ای از خود باقی می‌گذارد، نیافته‌ بودند. “پینگ چن” پژوهشگر مؤسسه علوم ویزمن در اسرائیل و نویسنده اصلی این پژوهش گفت: «ما در کارمان، چنین پیوند مستقیمی ایجاد می‌کنیم.»

فرصت خوش‌شانسی این پژوهشگران در می 2022 اتفاق افتاد، زمانی که “برتو مونارد” ستاره‌شناس آماتور آفریقای جنوبی، ابرنواختر SN 2022jli را در بازوی مارپیچی کهکشان NGC 157 که در فاصلۀ 75 میلیون سال نوری از ما قرار دارد، کشف کرد. دو تیم از پژوهشگران به‌صورت جداگانه توجه خود را به پیامدهای این انفجار معطوف کردند و متوجه شدند که رفتار منحصربه‌فردی دارد.

پس از انفجار، روشنایی بیشتر ابرنواخترها با گذشت زمان از بین می‌رود؛ ستاره‌شناسان کاهش آرام و تدریجی «منحنی نورِ» انفجار را مشاهده می‌کردند. اما رفتار SN 2022jli بسیار عجیب است: کاهش روشنایی کلی به آرامی رخ نمی‌دهد، بلکه هر 12 روز یا بیشتر، نوسان می‌کند. “توماس مور” دانشجوی دکتری دانشگاه کوئینز بلفاست، ایرلند شمالی، سرپرست مطالعه‌ای دربارۀ این ابرنواختر که در اواخر سال گذشته در مجله Astrophysical منتشر شد، می‌گوید: «در داده‌های SN 2022jli شاهد یک توالی تکرارشونده از روشن شدن و محو شدن هستیم.» مور در مقاله خود خاطرنشان کرد: «این نخستین‌باری است که نوسانات دوره‌ایِ مکرر، در چرخه‌های بسیاری، در منحنی نور ابرنواختر شناسایی شده است.»

هم تیم مور و هم تیم چن بر این باورند که حضور بیش از یک ستاره در منظومه SN 2022jli می‌تواند این رفتار را توضیح دهد. در واقع، غیرعادی نیست که ستارگان پرجرم با یک ستارۀ همراه در چیزی که منظومه دوتایی نامیده می‌شود، در مدار باشند و ستاره‌ای که باعث SN 2022jli شد نیز از این قاعده مستثنی نبود. بااین‌حال، نکتۀ قابل‌توجه در مورد این منظومه این است که به نظر می‌رسد ستارۀ همراه از مرگ خشونت‌آمیز شریک خود جان سالم به در برده و این دو جرم، باقی‌ماندۀ فشرده و همراه، احتمالاً به چرخیدن به دور یکدیگر ادامه می‌دهند.

داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط تیم مور، که شامل مشاهدات با تلسکوپ فناوری جدیدِ رصدخانه جنوبی اروپا در صحرای آتاکامای شیلی می‌شد، به آن‌ها این امکان را نمی‌داد که مشخص کنند تعامل بین این دو جرم دقیقاً چگونه باعث بالا و پایین شدن منحنی نور می‌شود. اما تیم چن مشاهدات بیشتری داشت. آنها همان نوسانات منظمی را در روشنایی مرئی منظومه پیدا کردند که تیم مور تشخیص داده بود، و همچنین حرکات دوره‌ای گاز هیدروژن و انفجار پرتوهای گاما در منظومه را رصد کردند. مشاهدات آنها به لطف ناوگانی از ابزارهای روی زمین و فضا، از جمله X-shooter در تلسکوپ فناوری جدید رصدخانه جنوبی اروپا که در شیلی نیز قرار دارد، ممکن شد.

با کنار هم قرار دادن همۀ سرنخ‌ها، این دو تیم به‌طورکلی توافق دارند که وقتی ستارۀ همراه با مواد پرتاب‌شده در طول انفجار ابرنواختر تعامل کرد، جوِ غنی از هیدروژنِ آن پف‌کرده‌تر از حد معمول شد. سپس، جرم فشردۀ باقی‌مانده از انفجار همان‌طور که با سرعت زیاد به جوّ همراه در مدار خود می‌رفت، گاز هیدروژن را می‌دزدید و دیسک داغی از ماده را در اطراف خود تشکیل می‌داد. این دزدی دوره‌ای ماده، یا برافزایش، انرژی زیادی آزاد کرد که به‌صورت تغییرات منظم روشنایی در رصدها دریافت می‌شد.

اگرچه این دو تیم نتوانستند نوری را که از خود جرم فشرده می‌آمد رصد کنند، اما به این نتیجه رسیدند که این دزدیِ پرانرژی تنها می‌تواند به دلیل یک ستارۀ نوترونیِ دیده‌نشده یا احتمالاً سیاه‌چاله‌ای باشد که ماده را از جو پف‌کردۀ ستاره همراه جذب می‌کند. چن می‌گوید: «پژوهش ما مانند حل پازل با جمع‌آوری کردن تمام شواهد ممکن است. همۀ این تکه‌ها به حقیقت منجر می‌شوند.»

با وجود تأیید سیاه‌چاله یا ستارۀ نوترونی، هنوز در مورد این منظومۀ مبهم حقایق کشف‌نشدۀ زیادی وجود دارد، از جمله ماهیت دقیق جرم فشرده یا اینکه چه پایانی می‌تواند در انتظار این منظومه دوتایی باشد. تلسکوپ‌های نسل بعدی، مانند تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه جنوبی اروپا، که قرار است از اواخر این دهه شروع به کار کند، به این امر کمک می‌کند و به اخترشناسان این امکان را می‌دهد تا جزئیات بی‌سابقه‌ای از این منظومۀ منحصربه‌فرد فاش کنند. جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Nature منتشر شد و در دویست‌وچهل‌وسومین نشست انجمن نجوم آمریکا در نیواورلئان، ارائه شد.

ترجمه: زهرا جهانبانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: ESO