منشا پیدایش یکی از درخشان‌ترین ابرنواخترهای کیهان کشف شد

ابرنواخترهای فوق‌درخشان (Super-luminous supernovae)، درخشنده‌ترین انفجارهایی هستند که در کل کیهان رخ می‌دهد. یک ابرنواختر فوق‌درخشان می‌تواند در عرض چند ماه، انرژی‌ معادل کل انرژی خورشید در طول حیات‌اش تولید کند. این نوع ابرنواخترها در اوج درخشندگی‌شان، به اندازه یک کهکشان، درخشان می‌شوند.

یکی از ابرنواخترهای فوق‌درخشانی که تابه‌حال بارها مورد مطالعه دانشمندان قرار گرفته است، SN 2006gy نام دارد. گرچه منشا این ابرنواختر مشخص نیست، اما حالا گروهی از پژوهشگران سوئدی و ژاپنی ادعا کرده‌اند که علت به وجود آمدن آن را یافته‌اند. آن‌ها می‌گویند که برهم‌کنش صورت‌گرفته در یک سیستم ستاره‌ای دوتایی که متشکل از یک کوتوله سفید و یک ستاره فوق‌سنگین بوده، باعث ایجاد ابرنواختر SN 2006gy شده است.

SN 2006gy، حدود ۲۳۸ میلیون سال نوری از ما فاصله داشته و در صورت‌فلکی برساوش (Perseus) داخل کهکشان مارپیچی NGC 1260 قرار دارد. این ابرنواختر، همانطور که از نامش پیداست، در سال 2006 کشف شده و در این مدت، بارها توسط تلسکوپ‌های پرتو ایکس چاندرا، Keck و سایر رصدخانه‌ها مورد مطالعه قرار گرفته است.

Nathan Smith، ستاره‌شناس از دانشگاه تگزاس آمریکا و سرپرست گروهی که این ابرنواختر را کشف کردند گقته بود: SN 2006gy واقعا یک انفجار عظیم بود و صدها برابر، انرژی بیشتری از یک ابرنواختر معمولی داشت. این نشان می‌داد که ستاره به‌وجودآورنده آن احتمالا جرمی حدود ۱۵۰ برابر جرم خورشید داشته است؛ چیزی که ما هرگز نمونه آن را ندیده‌ایم.

دانشمندان فکر می‌کنند که این نوع ستاره‌ها، اکثرا در مراحل اولیه شکل‌گیری کیهان به وجود آمده‌اند. بنابراین، مشاهده ابرنواختر SN 2006gy، فرصت بی‌نظیری به ستاره‌شناسان داد تا جنبه‌هایی از کیهان اولیه را بررسی کنند.

اما این فقط انرژی SN 2006gy نبود که همه توجهات را به خودش جلب کرد؛ بلکه خطوط تابشی مرموزی در داخل این ابرنواختر وجود داشت که دانشمندان توضیحی برای آن نداشتند. حالا پژوهشگران سوئدی و ژاپنی ادعا می‌کنند که توانسته‌اند منشا پیدایش این خطوط را پیدا کنند.

تیم تحقیق که شامل ستاره‌شناسانی از دانشگاه‌های استکهلم سوئد، کیوتو، توکیو و هیروشیمای ژاپن می‌شوند، یافته‌های خود را در مقاله‌ای با عنوان «A type Ia supernova at the heart of superluminous transient SN 2006gy» در مجله Science به چاپ رسانده‌اند.

آن‌ها در بررسی‌های خود متوجه شدند که آن خطوط طیفی مرموزی که حاوی ذرات آهن بودند، تنها حدود یک سال بعد از انفجار ابرنواختر ظاهر شده‌اند. آن‌ها سپس چندین مدل مختلف را برای توضیح این پدیده بررسی کردند و سرانجام به یک مدل نهایی رسیدند.

Anders Jerkstrand، ستاره‌شناس از دانشگاه استکهلم سوئد می‌گوید: تا به حال کسی خطوط طیفی آهن خنثی را با خطوط تابش SN 2006gy مقایسه نکرده بود. ما آن را امتحان کردیم و با کمال تعجب دیدیم که این خطوط کاملا با طیف مشاهده‌شده مطابقت دارند.

اما موضوع وقتی هیجان‌انگیزتر شد که مشخص گردید، تشکیل چنین خطوطی، به آهن بسیار زیادی نیاز داشته است (حداقل به‌اندازه یک‌سوم جرم خورشید). همین امر باعث شد که سناریوهای قدیمی درباره منشا به وجود آمدن ابرنواختر SN 2006gy کنار گذاشته شوند و یک سناریو جدید پیشنهاد گردد.

تیم تحقیق فکر می‌کنند که SN 2006gy در نتیجه برهم‌کنش دو ستاره در یک سیستم دوتایی به وجود آمده است؛ سیستمی متشکل از یک ستاره کوتوله به بزرگی زمین و یک ستاره فوق‌سنگین و مملو از گاز هیدروژن به بزرگی خورشید که در یک مدار نزدیک‌به‌هم به دور یکدیگر می‌چرخیده‌اند.

ستاره بزرگ‌تر با رسیدن به مراحل پایانی تکامل خود و مصرف سوخت بیشتر، به‌تدریج شروع به بزرگ شدن می‌کند. این کار باعث می‌شود تا کوتوله سفید به طرف ستاره کشیده شده و مارپیچ‌وار به سمت مرکز سیستم بچرخد.

در این بین، ستاره بزرگ‌شده، لایه بیرونی خود را به بیرون پرتاب می‌کند و هاله‌ای از گاز را در اطراف سیستم دوتایی تشکیل می‌دهد. این اتفاق، حدود یک قرن قبل از پیدایش ابرنواختر صورت گرفته است. سرانجام، کوتوله سفید به مرکز می‌رسد و ناپایدار می‌گردد و سپس به‌عنوان یک ابرنواختر نوع Ia منفجر می‌شود.

مواد ناشی از انفجار کوتوله سفید، پس از پرتاب شدن به فضای بیرون، با هاله گازی اطراف سیستم برخورد می‌کنند و این برخورد غول‌آسا، باعث به وجود آمدن ابرنواختر SN 2006gy و آن خطوط تابشی مرموز می‌شود.

Jerkstrand می‌گوید: ما در تحقیق خود نشان دادیم که یک ابرنواختر نوع Ia باعث به وجود آمدن SN 2006gy شده است. اینکه یک کوتوله سفید بتواند در یک مدار نزدیک به یک ستاره فوق‌سنگین و مملو از هیدروژن بچرخد و سپس با افتادن به مرکز سیستم منفجر گردد، پدیده‌ای است که اطلاعات جدیدی را درباره نحوه تکامل سیستم‌های ستاره‌ای دوتایی و شرایط لازم برای انفجار یک کوتوله سفید را در اختیار ما قرار می‌دهد.

علاوه بر SN 2006gy، ابرنواخترهای دیگری هم درخشندگی فوق‌العاده‌ای داشته‌اند. برای مثال، ابرنواختر SN 2005ap، در اوج درخشندگی‌اش، درخشان‌تر از SN 2006gy بوده است. اوج درخشندگی SN 2005ap فقط برای چند روز دوام داشته است. بعد از آن، ابرنواختر SN 2015L قرار دارد که اوج درخشندگی‌اش ۵۷۰ میلیون برابر درخشان‌تر از خورشید و ۲۰ برابر درخشان‌تر از نور ساطع‌شده توسط کهکشان راه شیری است.

نوشته منشا پیدایش یکی از درخشان‌ترین ابرنواخترهای کیهان کشف شد اولین بار در اخبار تکنولوژی و فناوری پدیدار شد.

کشف یک ستاره جدید، گذشته کهکشان راه‌شیری را روشن‌تر ساخته است

کهکشان راه‌شیری

ستاره‌شناسان پی برده‌اند که مدت‌ها پیش، یک برخورد با کهکشانی ماهواره‌ای باعث تغییرات جالبی در کهکشان راه‌شیری شده است. این برخورد باعث شده تا صفحه این کهکشان بزرگ‌تر شده و همچنین هاله آن نیز پر از ستاره شود. حال به لطف یک ستاره تنها، توانسته‌ایم که به تایم فریم دقیق‌تری از این رویداد دست یابیم.

این ستاره در آسمان شب قابل‌رؤیت است. این ستاره Nu Indi یا همان HD 211998 نام داشته و 94 سال نوری با ما فاصله داشته و در صورت فلکی ایندوس (Indus) قرار دارد. با استفاده از ترکیب داده‌های نقشه‌برداری کهکشانی دقیق، طیف‌سنجی، جنبش‌شناسی ستاره‌ای و نیز ستاره‌شناسی، مشاهدات این ستاره تنها، گذشته خشن کهکشان ما را برملا ساخته است.

کهکشان ماهواره‌ای Gaia-Enceladus که همچنین Gaia Sausage نیز نامیده می‌شود، تا جایی که ما می‌دانیم بزرگ‌ترین کهکشان ماهواره‌ای بوده که توسط کهکشان راه‌شیری بلعیده شده است. این ستاره طی بررسی‌های اجمالی Gaia کشف شده است. این بررسی دقیق‌ترین نقشه سه‌بعدی را از ستاره‌های کهکشان راه‌شیری به دست می‌دهد.

ازآنجایی‌که در مطالعات دقیق، ستاره‌ها با حرکات خود شناسایی می‌شوند، این داده‌ها نیز حرکات مخصوص این اجرام را شامل می‌شود. به‌واسطه این برخورد، جمعی از ستاره‌ها با یکدیگر حرکت کرده‌اند. تجزیه‌و‌تحلیل‌های بیشتر اشاره می‌کنند که این برخورد بین 8 الی 11 میلیارد سال پیش اتفاق افتاده است (کائنات حدود 13.8 میلیارد سال قدمت دارد).

Nu Indi یک ستاره قدیمی و کم فلز بوده که اندازه‌ آن نیز سه‌برابر خورشید است، اما فقط از 85 درصد جرم خورشید برخوردار است. طیف‌سنجی ترکیب شیمیایی نشان می‌‌دهد که این ستاره در همین کهکشان راه‌شیری متولد شده، اما طبق داده‌های Gaia، حرکات این ستاره در داخل این کهکشان توسط برخورد Gaia-Enceladus تغییر یافته است.

بیل چاپلین (Bill Chaplin)؛ اخترفیزیکدان از دانشگاه بیرمنگام توضیح می‌دهد: “از آنجایی‌که حرکت Nu Indi تحت تأثیر برخورد Gaia-Enceladus قرار گرفته است، این برخورد باید هنگام شکل‌گیری این ستاره اتفاق افتاده باشد.” بنابراین اگر بتوانیم سن این ستاره را تعیین کنیم، آنگاه می‌توانیم محدوده زمانی شکل‌گیری این برخورد را نیز تعیین کنیم.

مقدار غنای فلزی این ستاره نیز می‌تواند تا حدودی به دانشمندان کمک کند. ما می‌دانیم که تا هنگام زندگی و مرگ برخی از ستارگان که باعث انفجار و ایجاد عناصر سنگین در ابرنواخترها شده‌اند، فلزی وجود نداشته است. این عناصر پس از این انفجار، در ستاره‌های نسل آینده گنجانیده شده‌اند. حقیقت این است که Nu Indi تنها 3 درصد از آهن خورشید را در بر دارد و این موضوع نشان می‌دهد که این ستاره خیلی قدیمی است.

اما علم ستاره‌شناسی می‌تواند که جزئیات دقیق یک ستاره را نیز مشخص سازد. روش این کار بر اساس فرکانس نوسان ستاره‌ها و یا ضربان شدت آن‌ها است. این نوسان‌ها به مشخصات داخلی یک ستاره نزدیک هستند. این مشخصات داخلی شامل چگالی و مشخصات صوتی شده، که این‌ها نیز به‌نوبه خود به جرم و قدمت ستاره مربوط هستند.

یک پژوهش ستاره‌شناسی پیشین در رابطه با Nu Indi در سال 2006، سن تخمینی این ستاره را 9 میلیارد سال برآورد کرده بود. اما حال یک ابزار قدرتمند، ضربان ضعیف این ستاره را مطالعه کرده: TESS که تلسکوپ شکاری فضایی سیارات خارجی ناسا نامیده می‌شود، در سال 2018 پرتاب شد. داده‌های ستاره‌شناسی TESS نشان می‌دهند که Nu Indi قدمتی در حدود 11 میلیارد سال دارد.

محققان می‌گویند که اگر اجازه دهید که زمان در کهکشان گسترش یابد، این بدان معنا است که این برخورد بین 11.6 الی 13.2 میلیارد سال پیش شروع شده است.

تنها همه‌کاره بودن و توانمندی ابزار TESS نیست که این نتیجه‌گیری را جذاب می‌کند، بلکه تعداد روش‌های متفاوتی هم که برای رسیدن به این نتیجه موردنیاز هستند، باعث جالبی این موضوع شده‌ است. TESS تکه‌ای از این پازل است.

جنبش‌شناسی حرکات؛ مطالعه حرکات ستارگان در فضا است و ستاره‌شناسی نیز که اندازه‌گیری موقعیت ستاره‌ها بوده، نشان‌ داده‌اند که چگونه Nu Indi از مدار نرمال خود منحرف شده است. طیف‌سنجی که تحلیل طیف‌های نوری جهت فهمیدن این موضوع است که کدام نورها توسط عناصر مختلف جذب و یا ساطع شده‌اند، ترکیب‌بندی شیمیایی این ستاره را آشکار کرده است.

و در پایان اینکه ما، محدودیت‌هایی را بر یکی از رویدادهای بزرگ تاریخ کهکشان خود اعمال کرده‌ایم. این اقدام به ما کمک می‌کند تا دگرگونی‌های کهکشان راه‌شیری را بهتر درک کنیم. همه این یافته‌ها بر اساس ستاره Nu Indi صورت گرفته است.

چاپلین اظهار کرد: ” این پژوهش پتانسیل‌های ستاره‌شناسی با استفاده از TESS و همچنین پتانسیل‌های گرد‌آوری اطلاعات پیشرفته یک ستاره تنها در یک ابزار واحد را نیز نشان داد.”

این پژوهش در مجله Nature Astronomy منتشر شده است.

نوشته کشف یک ستاره جدید، گذشته کهکشان راه‌شیری را روشن‌تر ساخته است اولین بار در اخبار تکنولوژی و فناوری پدیدار شد.