دانشمندان شواهدی از عظیم‌ترین ابرنواختر تاریخ ثبت کردند

MacTavish · 27/8/19

ستاره‌شناسان عظیم‌ترین ستاره‌ای را کشف کرده‌اند که تاکنون در ابرنواختر متلاشی‌ شده است. این پژوهش بینش جدیدی درباره‌ی مرگ اولین ستارگان عالم فراهم کرده است.

ستاره‌شناسان اعلام کرده‌اند با پدیده‌ای بی‌نظیر مواجه شده‌اند که با هرآنچه قبلا دیده‌اند، تفاوت دارد. آنان ابرنواختری (Supernova) مشاهده کرده‌اند که ممکن است شواهد متقنی از مرگ ستاره‌ای باشد که کهکشان‌های اولیه را پدیده آورده است.

این ابرنواختر که SN2016iet نام داشت، به‌هیچ‌عنوان با طبقه‌بندی‌هایی هم‌خوانی ندارد که امروزه دانشمندان امروزه ابرنواخترها به‌کار می‌برند. به‌گفته‌ی سباستین گومز و همکارانش از مرکز اخترفیزیک هاروارد‌اسمیتسونین (CFA)، این می‌تواند عظیم‌ترین ستاره‌ای باشد که تاکنون انفجار ابرنواختر آن مشاهده شده است.

پروفسور گومز در این باره اعلام کرد این اولین ابرنواختری است که در آن، میزان جرم و فلزات ستاره منفجرشده در محدوده‌ای است که مدل‌های نظری پیش‌بینی کرده‌اند. پایان عمر یک ستاره به تولد یک ابرنواختر ختم می‌شود؛ انفجار عظیمی که با افزایش حجم باورنکردنی خود ابر گداخته‌ای به‌وجود می‌آورد. هرگاه واکنش‌های هسته‌ای هسته‌ی ستاره متوقف شوند، ستاره به مرحله‌ی مرگ وارد و ساختارش ناپایدار می‌شود و با سوزاندن سوختش، به ابر غول یا ستاره‌ای پرحجم تکامل می‌یابد و سپس، در انفجاری بزرگ به‌نام ابرنواختر فوران می‌کند.

دکتر اِودو برگر، استاد نجوم در دانشگاه هاروارد و یکی از همکاران این پژوهش، در این زمینه گفت:

پیداکردن حقیقتی چنین متمایزی در مقایسه با هر آنچه قبلا درباره آن می‌دانستیم،‌ هیجان‌انگیز است.

تلسکوپ نقشه‌بردار راه شیری گایا (The Milky Way-mapping Gaia) اولین‌بار ۱۴ نوامبر ۲۰۱۶ (۲۴ آبان ۱۳۹۵)، درخششی مشاهده کرد و بعدا تلسکوپ‌های کاتالینا (Catalina) و تلسکوپ پان‌استارز (Pan-STARRS) مجددا همین درخشش را پیدا کردند. ستاره‌شناسان از آن زمان، همچنان به بررسی این پدیده، از جمله درخشش آن و هویت عناصر موجود در آن ادامه دادند.

این ابرنواختر چه تفاوتی با ابرنواخترهای معمولی دارد؟ تفاوت اول اینکه بیشتر ابرنواخترها فقط یک‌بار چشمک می‌زنند و پس از چند ماه، از دید ستاره‌شناسان محو می‌شوند؛ اما ابرنواختر SN2016iet دوبار محو و ظاهر شد و بقایای آن را هنوز‌هم می‌توان مشاهد‌ه کرد.

آنچه رخ‌ داده، عظیم‌ترین ستاره‌ای بوده که تاکنون انفجار ابرنواختر آن مشاهده شده است
تفاوت بعدی اینکه، علائم طیفی آن حاوی شواهدی از هیدروژن یا هلیوم نیست که معمولا می‌تواند آن را در یکی دیگر از دسته‌های ابرنواخترها قرار دهد؛ بلکه SN2016iet مقدار زیادی کلسیم و اکسیژن را نشان می‌دهد که با سایر مشاهده‌های ستاره‌شناسان با ابرنواخترها هم‌خوانی ندارد. حتی مکان وقوع این ابرنواختر نیز عجیب بود؛ چراکه به دور از مرکز کهکشان با سطح غیر‌منتظره پایینی از عناصر سنگین‌تر به‌وقوع پیوست. یکی دیگر از ویژگی‌های شگفت‌آور، مکان عجیب SN2016iet است. بیشتر ستارگان عظیم در خوشه‌های متراکم از ستارگان متولد می‌شوند، اما ابرنواختر SN2016iet در فاصله‌ای حدود ۵۴ هزار سال نوری از مرکز کهکشان میزبان کوتوله‌اش (در انزوای عجیبی) به‌وقوع پیوست.

پروفسور گومز گفت:

در محله‌ی کیهانی خودمان، فقط چند ستاره را نزدیک به جرم ستاره‌ای می‌شناسیم که به انفجار ابرنواختر SN2016iet منجر شده است؛ اما همه‌ی این ستارگان در خوشه‌های عظیم با هزاران ستاره دیگر زندگی می‌کنند.

اکنون، سه سال مشاهده‌های همراه‌با مدل‌سازی‌های ریاضیاتی نشان می‌دهد این ستاره زمانی ۱۳۰ تا ۲۶۰ برابر خورشید ما جرم داشته است. ستاره‌ی مذکور با گذشت زمان بیشترِ هیدروژن و هلیوم لبه‌ی بیرونی خود را به فضا پرتاب کرده و به هسته‌ای متراکم از عناصر سنگین‌تر باقی‌مانده از هم‌جوشی تبدیل شده است. اگر مدل‌های ستاره‌شناسان صحیح باشند، پرتوهای گاما که معمولا فشار بیرونی در هسته‌ی ستاره پدید می‌آورند، درمقابل به‌وسیله‌ی نوترون‌های عناصر سنگین جذب شدند و ستاره‌ زیر فشار جاذبه‌ی خودش متلاشی می‌شود که نتیجه‌ی آن می‌تواند انفجاری هسته‌ای باشد. این فرایندی است که به‌نام ابرنواختر جفت‌ناپایدار (A Pair-Instability Supernova) شناخته می‌شود.

تصویر هنری از ستاره‌ای که موجب انفجار ابرنواختر SN2016iet شده است. این دست انفجارها در جهان اولیه و در میان ستارگان عظیم نسل اول فراوان بودند.

شواهد نشان می‌دهد اولین ستاره‌های متولدشده در جهان ما ممکن است به همین اندازه عظیم بوده باشند. ستاره‌شناسان پیش‌بینی کرده‌اند ستارگان عظیم درصورت حفظ چنین جرم‌هایی در طول زندگی کوتاه خود (چندمیلیون سال) عمر خود را به‌عنوان جفت ابرنواخترهای جفت‌ناپایدار به‌پایان می‌برند.

بیشتر ستارگان عظیم زندگی خود را در حادثه‌ای انفجاری پایان می‌دهند که مواد غنی از فلزات سنگین را به فضا پرتاب می‌کند؛ در‌حالی‌که هسته‌‌ی ستاره به ستاره‌ای نوترونی یا سیاه‌چاله برخورد می‌کند. بااین‌حال، ابرنواخترهای جفت‌ناپایدار طبقه‌ی دیگری هستند. هسته‌ی در حال فروپاشی اشعه‌ی گامای غنی تولید می‌کند و جفت‌های ذرات و ضدذرات تولید می‌کند که درنهایت، باعث انفجار گرما‌هسته‌ای می‌شود که کل ستاره ازجمله هسته‌اش را نابود می‌کند.

مدل ابرنواخترهای جفت‌ناپایدار پیش‌بینی می‌کند چنین رویدادی در محیط‌هایی با فلزات ضعیف (اصطلاح ستاره‌شناسان برای عناصری سنگین‌تر از هیدروژن و هلیوم) اتفاق می‌افتد؛ مانند کهکشان‌های کوتوله و جهان اولیه و یافته‌های این تیم دقیقا همین موضوع را نشان می‌دهد. این رویداد در فاصله‌ی یک‌میلیارد سال نوری در کهکشانی کوتوله با فلزات ضعیف رخ داده است که قبلا سابقه‌ای از آن ثبت نشده بود.

دکتر اِدو برگر توضیح می‌دهد:

همه‌چیز درباره‌ی این ابرنواختر متفاوت است: تغییر درخشندگی‌اش با گذشت زمان، طیف و کهکشان و جایی که در کهکشان واقع شده است. ما گاهی اوقات ابرنواخترهایی را مشاهده می‌کنیم که از یک نظر غیرمعمول هستند؛ اما به جهات دیگر طبیعی هستند؛ اما ابرنواختر مدنظر، به هر حالت ممکنی بی‌نظیر بود.

براساس مقاله‌ای که در ژورنال علمی The Astrophysical Journal منتشر شده، این اولین نامزد ابرنواختر جفت‌ناپایداری است که در آن میزان عناصر سنگین‌تر و جرم فرضی آن با ستاره‌ی اولیه در پیش‌بینی‌های نظری مطابقت دارد.

دکتر برگر گفت:

اگر این ابرنواختر واقعا ابرنواختری جفت‌ناپایدار بوده باشد، یافته‌ی ما هیجان‌انگیز است. فکر می‌کنم احتمالا این نوع انفجارها در جهان اولیه و در میان ستارگان عظیم نسل اول فراوان بودند.

با وجود چشمگیربودن یافته‌های اخیر، به پژوهش‌های بیشتری نیاز است. ستاره‌شناسان تا سال ۲۰۲۱ با بهره‌بردن از تلسکوپ فضایی هابل به کاوش خود درباره‌ی این پدیده‌ی عجیب ادامه خواهند داد.