بازگشت به زمان انفجار یک ستاره

دوشنبه 21 شهریور 1401 تصویری در رسانه‌های ناسا منتشر شد که نشان دهنده بقایای به جامانده از ابرنواختری است که در ابرماژلانی بزرگ رصد شده است. به تازگی گروهی از اخترشناسان توانسته‌اند با ترکیب رصدهای تلسکوپ‌های فضایی هابل، چاندرا و اسپیتزر از زمان وقوع آن ابرنواختر، و ویژگی‌های محیط پیرامون آن اطلاعات ارزشمندی به دست آورند.

ابرنواخترهای نوع Ia

ابرنواختر‌ها انفجارهای مهیبی هستند که در پایان عمر ستاره‌های سنگین اتفاق می‌افتند. در چنین انفجارهایی بخش زیادی از ماده موجود در ستاره به فضا پرتاب شده و بعد از مدت کافی به صورت یک سحابی خودنمایی می‌کند. به این سحابی برجای مانده که در حال گسترده شدن در فضاست بقایای ابرنواختری گفته می‌شود. ممکن است از هستهء درهم فشرده ستاره هم یک سیاه‌چاله یا ستاره نوترونی باقی بماند.

دسته‌ای از انفجارهای ابرنواختری هستند که پایان عمر یک ستاره سنگین نیستند، بلکه یک کوتوله سفید با دریافت جرم اضافه، شرایط را به جایی می‌رساند که به صورت یک ابرنواختر منهدم می‌شود. به طور معمول این جرم اضافه از طریق یک ستاره همدم تأمین می‌شود. این دسته از ابرنواخترها به ابرنواخترهای نوع Ia (بخوانید: یک ِ اِی) معروف هستند. دانشمندان از ابرنواخترهای نوع Ia برای طیف وسیعی از مطالعات علمی استفاده می‌کنند: از مطالعات انفجارهای گرماهسته‌ای گرفته تا اندازه‌گیری فاصله تا کهکشان‌های بسیار دوردست.

در حالی که اخترشناسان بقایای تعداد زیادی ستاره منفجر شده (ابرنواخترها) در کهکشان راه‌شیری و کهکشان‌های نزدیک را دیده‌اند، تعیین زمان مرگ ستاره اغلب دشوار است. به تازگی (شهریور 1401) تیمی از ستاره‌شناسان با مطالعه بقایای تماشایی یک ابرنواختر در کهکشان همسایه با استفاده از تلسکوپ‌های ناسا، سرنخ‌های کافی برای کمک به عقب بردن زمان پیدا کرده‌اند.

بقایای ابرنواختر SNR 0519

عکس بالا بقایای ابرنواختری به نام SNR 0519-69.0 (به اختصار SNR 0519) است که بازمانده‌های انفجار یک کوتوله سفید است. آن کوتوله سفید پس از رسیدن به جرم بحرانی، دچار انفجار گرماهسته‌ای شده و پس از انفجار ازبین رفته است. این رسیدن به جرم بحرانی با جذب ماده از یک ستاره همدم ِ نزدیک، یا ادغام با کوتوله سفید دیگر اتفاق افتاده است. SNR 0519 بقایای یک ابرنواختر Ia است و در ابر ماژلانی بزرگ، کهکشان کوچک همسایه‌مان در فاصله 160000 سال نوری از زمین قرار دارد. پهنای این سحابی حدود 44 سال نوری است.

این تصویرِ  ترکیبی، داده‌های پرتو ایکس رصدخانه پرتو ایکس چاندرا و داده‌های نوری تلسکوپ فضایی هابل (هر دو تلسکوپ متعلق به ناسا) را ​​نشان می‌دهد. پرتوهای ایکس از SNR 0519 با انرژی‌های کم، متوسط ​​و زیاد به ترتیب در رنگ های سبز، آبی و بنفش نشان داده شده‌اند که در برخی جاها این رنگ‌ها روی هم قرار گرفته و سفید به نظر می‌رسند. داده‌های نوری (عکس هابل)، آنچه که از انفجار ابرنواختر و محیط پیرامون آن به جای مانده است را با رنگ قرمز و ستاره‌های اطراف را با رنگ سفید نشان می‌دهد.

به دست آوردن زمان انفجار و ویژگی‌های دیگر

اخترشناسان داده‌های چاندرا و هابل را با داده‌های تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا ترکیب کردند تا هم مشخص کنند انفجار SNR 0519 چه مدت پیش اتفاق افتاده است و هم درباره محیطی که ابرنواختر در آن رخ داده است اطلاعاتی کسب کنند. این داده‌ها فرصتی را برای دانشمندان فراهم می‌کند تا بتوانند فیلم تحول ستاره‌ای را به عقب برگردانند و ببینند چه زمانی این انفجار اتفاق افتاده و محیط اطرافش چه ویژگی‌هایی داشته است.

پژوهشگران تصاویری که هابل در سال‌های 2010، 2011 و 2020 ثبت کرده است را برای اندازه‌گیری سرعت مواد در موج انفجار ناشی از انفجار مقایسه کرده و به این نتیجه رسیده‌اند که این سرعت از حدود 6 میلیون تا 19 میلیون کیلومتر در ساعت متفاوت است! یعنی گازهای موجود در این سحابی به جای مانده از انفجار، در بخش‌های مختلف آن در این محدوده سرعت در حال فرار از سمت مرکز انفجار هستند!

با توجه به بیشترین سرعت تخمین‌زده شده در سرعت انفجار گازها، ستاره‌شناسان تشخیص داده‌اند که نور انفجار حدود 670 سال پیش به زمین رسیده است (مشاهده شده است): به هنگام جنگ صد ساله بین انگلستان و فرانسه و همزمان با اوج سلسله مینگ در چین! یعنی این ابرنواختر در حداقل 670 سال پیش از این اتفاق افتاده است، که در توافق با مطالعات و پژوهش‌های قبل از آن است. البته این‌که آیا در آن زمان مردمان نیمکره جنوبی زمین، آن‌را دیده باشند و اگر دیده باشند، گزارش مطمئنی از آن ثبت کرده باشند را باید مورخین نجوم بررسی و اعلام کنند.

با این حال، این احتمال وجود دارد که سرعت مواد از زمان انفجار تاکنون کاهش یافته باشد و بر این اساس این انفجار دیرتر از 670 سال پیش رخ داده است. سرنخ‌هایی از چنین حالتی در داده‌های چاندرا و اسپیتزر مشاهده می‌شود: اخترشناسان دریافتند که درخشان‌ترین نواحی در پرتوهای ایکس این سحابی، جایی است که آهسته‌ترین مادهء آن قرار دارد، و هیچ تابش پرتو ایکسی به سریع‌ترین ماده در حال حرکت مرتبط نیست. در حالی که انتظار داریم برعکس آن مشاهده شود.

این نتایج نشان می‌دهد که بعد از انفجار ابرنواختر مقداری از موج انفجار به گاز متراکمی که اطراف بقایای ابرنواختری را احاطه کرده، برخورد کرده و باعث کاهش سرعت آن شده است. به عبارتی این رصدها نشان می‌دهند که گازهای اطراف‌ستاره‌ای که این ابرنواختر را احاطه کرده است غیرهمگن است، یعنی در بخش‌های مختلف، تراکم‌های متفاوتی داشته (یا دارد).

اهمیت بقایای ابرنواختری SNR 0519

در سال‌های نزدیک مواردی از ابرنواخترهای نوع Ia در کهکشان‌های نزدیک رصد شده‌اند که می‌تواند برهمکنش موج‌های انفجار با محیط اطراف‌ستاره‌ای را در بازه‌های زمانی چند ماه و چند سال نشان می‌دهند. اما این زمان‌ها در مقیاس نجومی خیلی کوتاهند. ویژگی ابرنواختر SNR 0519  این است که می‌تواند اثر برهمکنش موج‌های انفجار با گازهای اطراف‌ستاره‌ای را در یک زمان طولانی‌تر به ما نشان دهد.

اخترشناسان می‌توانند با زیرنظر گرفتن چنین بقایای ابرنواختری جوان و بررسی تغییرات آن‌ها، اطلاعات دقیق‌تر و بیشتری از آن‌ها به دست آورند. از جمله این‌که با مشاهدات اضافی توسط تلسکوپ فضایی هابل می‌توانند زمان مرگ ستاره را دقیق‌تر مشخص کنند.

این پژوهش که نتیجه‌اش به صورت مقاله علمی در 20 آگوست 2022 در نشریه The Astrophysical Journal منتشر شده است، توسط 6 ستاره‌شناس و پژوهشگر از دانشگاه‌ها و مراکز نجومی مختلف انجام شده است. شاید برای ما ایرانیان جالب باشد بدانیم که نفر دوم این گروه، یک ایرانی به نام پرویز قوامیان (استاد نجوم در دانشگاه تاوسون ِ مریلند) است.

ترجمه و توضیحات: محمد همایونی
چهارشنبه 23 شهریور 1401

منبع: Chandra , The Astrophysical Journal