کشف درخشان‌ترین انفجار ابرنواختری

دانشمندان مرکز اخترفیزیک هاروارد اسمیتسونین «ابرنواختر» جدیدی کشف کردند که در مقایسه با تمام نمونه‌های ثبت شده درخشان‌تر و بزرگ‌تر است. ابرنواختر (supernova) در واقع انفجار بی‌نهایت درخشان و قدرتمند یک ستاره عظیم در حال مرگ است که بر اساس گفته‌های متخصصان ناسا جرمش دست کم ۵ برابر خورشید است.

ستاره‌های بسیار بزرگ مقادیر عظیمی از انرژی هسته‌ای در مرکزشان تولید می‌کنند که باعث می‌شود مرکز این ستاره‌ها بسیار داغ باشد. این گرما فشاری به سمت بیرون تولید می‌کند که مانع از آن می‌شود که ستاره تحت نیروی گرانشی ناشی از جرمش در خود فرو ریزد.

این فشار باید با گرانش ستاره مقابله کند که همواره سعی می‌کند آن را به شکل کوچک‌ترین و فشرده‌ترین کره ممکن منقبض کند. زمانی که انرژی هسته‌ای ستاره رو به افول می‌گذارد و در نتیجه گرمای مرکزش کاهش می‌یابد، فشار رو به بیرون افت می‌کند و سرانجام گرانش غالب می‌شود. بر هم خوردن این تعادل منجر به رمبش (در خود فرو ریختن) ستاره می‌شود و امواج شوک ناشی از این رویداد، قسمت بیرونی ستاره را منفجر می‌کند.

پژوهشگران مرکز اخترفیزیک هاروارد اسمیتسونین این ابرنواختر بسیار درخشان را نخستین بار در سال ۲۰۱۶ و با استفاده از داده‌های «پن-استارس» (تلسکوپ‌های پیمایش پانورامیک و سیستم واکنش سریع) پیدا کردند. پن-استارس که در رصدخانه هالیکالا در هاوایی قرار دارد، مجموعه‌ای از تلسکوپ‌ها، دوربین‌های اخترشناختی و سخت‌افزار‌های محاسباتی است که به طور پیوسته اجرام را در آسمان پیمایش و داده‌های مربوط به آن‌ها را جمع‌آوری می‌کند.

بر اساس پژوهش جدیدی که هفته گذشته در ژورنال «اخترشناسی نیچر» منتشر شد، پژوهشگران پس از کشف اولیه این ابرنواختر را بر اساس دو سنجه اندازه‌گیری کردند: انرژی کل انفجار، و میزان تابش یا به بیان دیگر مقداری از انرژی انفجار که به شکل نور قابل رویت است.

نوری که در انفجار‌های ابرنواختری معمولی ساطع می‌شود، معمولا کمتر از یک درصد انرژی کل انفجار است. اما در این مورد خاص موسوم به ابرنواختر SN ۲۰۱۶ aps، میزان تابش بیش از ۵ برابر انرژی انفجار یک ابرنواختر متعارف بود.

پس از دو سال رصد این انفجار، دانشمندان دریافتند که جرم ستاره منفجرشده چیزی بین ۵۰ تا ۱۰۰ برابر جرم خورشید بود. این در حالی است که جرم یک ابرنواختر متعارف چیزی بین ۸ تا ۱۵ برابر جرم خورشید است.

به گفته ادو برگر (E.Berger)، استاد اخترشناسی دانشگاه هاروارد و یکی از نویسندگان پژوهش اخیر، «پژوهشگران مشغول جست‌وجوی آسمان به دنبال عجیب‌ترین و نادرترین انواع انفجار‌های ابرنواختری بودند که به این مورد رسیدند. این یکی از بهترین نمونه‌هایی است که تاکنون داشته‌ایم.

این نوعی از رویداد ابرنواختری است که تخمین می‌زنیم از هر هزار یا ۱۰ هزار ستاره یکی به چنین سرنوشتی در پایان چرخه حیاتش دچار شود؛ بنابراین این نوع بی‌نهایت نادری از انفجار است که به شکل شگفت‌انگیزی پرانرژی است؛ و این دقیقا همان چیزی بود که ما می‌خواستیم پیدا کنیم.»

یک جرم نادر
یکی از دلایلی که باعث شد اخترشناسان تصمیم بگیرند فرآیند این انفجار ابرنواختری را با جزئیات دنبال کنند، این بود که به نظر می‌رسید این رویداد درست در وسط یک ناکجاآباد رخ داده است. اما آنطور که در ادامه معلوم شد، این ابرنواختر تنها به این علت به نظر می‌رسید هیچ همسایه آسمانی‌ای ندارد که شدت درخشش آن بسیار فراتر از کهکشان میزبانش بود.

کهکشانی که این انفجار ابرنواختری در آن رخ داده، هنوز اسمی ندارد؛ اما تا اینجای کار می‌دانیم که حدود ۴ میلیارد سال نوری با ما فاصله دارد و بسیار شبیه به ابر‌های ماژلانی است؛ دو کهکشان کوتوله‌ای که به گفته برگر مثل قمر به دور کهکشان ما می‌چرخند.

آنطور که پژوهشگران در مقاله‌شان نوشته‌اند، با توجه به جرم و درخشش‌اش، انفجار این ستاره باید مدلی از ابرنواختر جفت-ناپایداری نوسانی باشد؛ نوعی از رویداد ابرنواختری که در ستاره‌هایی با جرم ۱۰۰ تا ۱۳۰ برابر جرم خورشید روی می‌دهد. برگر می‌گوید این رویداد به دو دلیل به طرز شگفت‌انگیزی نادر است.

به گفته او «برای اینکه ستاره‌ها به وضعیتی برسند که بتوانند این نوع انفجار را تجربه کنند، باید جرم‌شان در زمان تولد به طرز شگفت‌انگیزی بالا باشد، دست کم ۷۰ برابر جرم خورشید ما و شاید تا ۲۵۰ برابر آن؛ بنابراین ستاره‌هایی از این دست بسیار نادر هستند.

نکته ضروری دیگر این است که این ستاره‌ها باید از ابر گازی متولد شوند که حاوی مقادیر اندکی فلز باشد و با توجه به اینکه فلزات اساسا در انفجار‌های ابرنواختری تولید می‌شوند، ابر گازی زادگاه ستاره‌های غول‌پیکر باید با نسل‌های پیشین انفجار‌های ابرنواختری متعدد غنی شده باشد. در غیر این‌صورت شکل‌گیری ستاره‌های غول‌پیکر ممکن نخواهد بود.»

برگر در ادامه می‌گوید: «در کهکشان راه شیری که در طول حیاتش انفجار‌های ابرنواختری متعددی را تجربه کرده است، چنین ستاره‌هایی دیده نمی‌شود؛ بنابراین تنها راه بررسی آن‌ها این است که آن‌ها را موقع انفجار در سایر کهکشان‌ها پیدا کنیم.

به همین علت است که ابرنواختر‌های جفت-ناپایداری نوسانی و ابرنواختر‌های جفت-ناپایداری بسیار نادر هستند. چنین رویداد‌هایی شرایط بسیار خاصی را می‌طلبند که تنها در یکی از هر ۱۰ هزار ستاره محقق می‌شود.»

پژوهشگران مرکز اخترفیزیک هاروارد اسمیتسونین در مقاله‌شان به این احتمال نیز پرداخته‌اند که اندازه شگفت‌انگیز این ستاره را می‌توان به دو ستاره کوچک‌تر، اما همچنان عظیم نسبت داد که پیش از انفجار ابرنواختری با یکدیگر ادغام شدند.

وقتی یک ستاره منفجر می‌شود، آنچه به جا می‌ماند معمولا یک سحابی یا ستاره نوترونی یا سیاه‌چاله است. با توجه به اینکه SN ۲۰۱۶ aps بسیار درخشان و عظیم است، سال‌ها طول می‌کشد تا از فروغش کم شود و اجازه دهد که اخترشناسان آنچه به جا مانده را ببینند.

به گفته برگر «کهکشان میزبان در واقع مجموعه‌ای از ۱۰۰ میلیارد ستاره است، اما با این حال طی بیش از ۲ سال گذشته درخشش همین یک انفجار ابرنواختری از مجموع درخشش تمام آن ستاره‌ها پرفروغ‌تر بوده است.» ما تازه اکنون داریم ابرنواختر را می‌بینیم؛ هرچند در واقع این رویداد عظیم ۴ میلیارد سال پیش رخ داده و به خاطر دور بودنش این همه طول کشیده تا نورش به ما برسد.

آینده اکتشاف فضا
برگر معتقد است کشف رویداد‌هایی مانند این انفجار، ما را در مسیر دستیابی به این درک قرار می‌دهد که این ستاره‌های غول‌پیکر در واپسین لحظه‌های عمرشان چه از سر می‌گذرانند.

به گفته او «بسیار شگفت‌انگیز است ستاره‌ای مثل این احتمالا چیزی بین ۵ تا ۱۰ میلیون سال پیش در جایی به خوبی و خوشی زندگی می‌کرد و ما اکنون در آخرین کسر کوچک از کل عمرش داریم می‌بینیم که این ستاره چگونه به طرز شگفت‌انگیزی ناپایدار می‌شود. به نظر من این یکی از آن پرسش‌هایی است که پاسخ دادن به آن مستلزم یافتن انفجار‌های بیشتری از این نوع است.»

با توجه به اینکه SN ۲۰۱۶ aps بسیار درخشان بود، نسل بعدی فناوری‌های رصدی مانند «تلسکوپ بزرگ پیمایش اجمالی» (LSST) و هم‌چنین تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا بخت زیادی برای کشف ابرنواختر‌هایی از این دست خواهند داشت.

به گفته برگر «حالا که می‌دانیم چیزی مانند این در جهان وجود دارد، این امید را به ما می‌دهد که به کمک تاسیسات و تجهیزات نسل بعد، بتوانیم انفجار‌های مشابهی از این دست را در جهان نوپا ببینیم، انفجار‌هایی که در نخستین چند صد میلیون سال پس از مه‌بانگ رخ داده‌اند.»

منبع: روزنامه سازندگی