ستاره‌شناسان برای اولین بار شاهد “گلوله آتشین” پرتو ایکس یک ستاره نواختر بودند!!

فوران کوتاه و در عین حال عظیم یک ستاره مرده در حال انفجار نواختر توسط یکی از قدرتمندترین ابزار پرتو ایکس در فضا ثبت شده است.

تلسکوپ مشترک آلمان و روسیه eROSITA، روی رصدخانه فضایی Spektr-RG در نقطه L2 لاگرانژی (بله، خانه وب)، برای اولین بار آنچه را شکار کرد که به عنوان فاز “گلوله آتشین” یک نواختر کلاسیک شناخته می‌شود، داده‌های اشعه ایکس سرانجام از طریق مشاهده پیش‌بینی سال 1990 در مورد فیزیک نواها تایید شده است.

نواختر مورد بحث با نام YZ Reticuli شناخته می‌شود که در 15 ژوئیه 2020 در فاصله حدود 8250 سال نوری در نزدیکی صورت فلکی جنوبی تاربست کشف شد. تجزیه و تحلیل نشان داد که این درخشندگی گذرا احتمالاً نتیجه چیزی است که ما نواختر کلاسیک می‌نامیم – فورانی از یک ستاره کوتوله سفید.

در اینجا نحوه کار آن آمده است. یک ستاره کوتوله سفید همان چیزی است که ما به عنوان یک ستاره “مرده” در نظر می‌گیریم – هسته فروپاشیده ستاره‌ای که پس از رسیدن به پایان عمر همجوشی اتمی خود (دنباله اصلی) تا حدود 8 برابر جرم خورشید بود. مواد بیرونی خود را بیرون انداخت. اجرام دیگر از این نوع عبارتند از: ستارگان نوترونی (با جرم بین 8 تا 30 خورشیدی) و سیاهچاله ها (هر چیزی بزرگتر از آن).

کوتوله‌های سفید کوچک و متراکم هستند: بین اندازه زمین و ماه، تقریباً و تا 1.4 خورشید جرم دارند. این حد جرم به عنوان حد چاندراسخار شناخته می‌شود: اگر یک کوتوله سفید از این حد فراتر رود، آنقدر ناپایدار می‌شود که به صورت یک ابرنواختر تماشایی منفجر می‌شود.

کوتوله‌های سفید اغلب می‌توانند در منظومه‌های دوتایی با ستاره‌های بزرگتر (هر چند کم جرم) باشند. اگر آنها در یک مدار متقابل به اندازه کافی نزدیک باشند، کوتوله سفید می‌تواند مواد را از همدم دوتایی خود خارج کند.

آن ماده در درجه اول هیدروژن است. روی سطح کوتوله سفید جمع و گرم می‌شود. در نهایت، جرم آنقدر زیاد می‌شود که فشار و دما در پایین لایه هیدروژن برای مشتعل کردن همجوشی اتمی در سطح کوتوله سفید کافی است. این باعث انفجار گرما هسته‌ای می‌شود و مواد اضافی را به شدت به فضا پرتاب می‌کند. سلام نوا

در طی دومین بررسی سراسری خود از ژوئن تا دسامبر 2020، eROSITA به طور مکرر منطقه‌ای از آسمان حاوی کوتوله سفید را در نوردید. در 22 گذر اولش، همه چیز عادی به نظر می‌رسید. با این حال، در گذر 23، از 7 ژوئیه 2020، یک منبع پرتو ایکس بسیار روشن در جایی ظاهر شد که بعداً به نام YZ Reticuli شناخته شد – فقط در گذر بعدی دوباره ناپدید شد، به این معنی که کل جرقه نمی‌تواند بیش از هشت ساعت طول کشیده باشد.

این 11 ساعت قبل از روشن شدن نوری منبع بود. به گفته اخترشناسان، این کاملاً با مدل‌سازی نظری فاز «گلوله آتشین» یک نواختر سازگار بود. (مشاهدات قبلی از یک گلوله آتشین نوا در طول موج‌های نوری گرفته شده بود و مربوط به پرتاب در حال انبساط در حین فوران ستاره – مرحله متفاوتی از نواختر است.)

طبق پیش‌بینی‌ای که در سال 1990 انجام شد، یک مرحله بسیار کوتاه «گلوله آتشین» باید بین همجوشی فراری که باعث انفجار می‌شود و درخشان شدن ستاره در طول‌موج‌های نوری اتفاق بیفتد. این مرحله باید قبل از اینکه ستاره در طول‌موج‌های نوری روشن شود، به صورت درخشش کم، کوتاه تابش ایکس ظاهر شود.

این اتفاق طبق تئوری می‌افتد زیرا مواد در حال انبساط به فوتوسفر کوتوله سفید یا «سطح» می‌رسند. برای مدت کوتاهی، شتاب بیرونی آن ماده با شتاب درونی ناشی از گرانش ستاره مطابقت دارد و باعث می‌شود کوتوله سفید گرم شود و با حداکثر درخشندگی بدرخشد که به عنوان درخشندگی ادینگتون شناخته می‌شود.

همانطور که انفجار همچنان به گسترش خود ادامه می‌دهد، خنک می‌شود و باعث می‌شود نور ساطع شده از طول‌موج‌های پرانرژی‌تر اشعه ایکس به نوری منتقل شود که معمولاً زمانی است که ما شاهد روشن شدن یک نواختر هستیم.

نتایج به تیم اجازه داده است تا چند اندازه‌گیری کلیدی از کوتوله سفید مورد نظر انجام دهد. اینها شامل زمان دقیق واکنش گرما هسته‌ای و تکامل دمای کوتوله سفید در طول کل مدت رویداد نوا است. کار تئوری همچنین نشان می‌دهد که مدت زمان فاز گلوله آتشین با جرم کوتوله سفید مطابقت دارد. با استفاده از این اطلاعات، این تیم جرمی 0.98 برابر جرم خورشید را بدست آوردند.

تیم گفت که مشاهده بسیار خوش شانس بود. انتظار می‌رود eROSITA در طول ماموریت چهار ساله خود، با توجه به نرخ نواها در کهکشان ما، فقط یک یا دو گلوله آتشین را شناسایی کند.

«تشخیص ما همچنین قطعه گمشده را برای اندازه‌گیری کل انرژی نواختر اضافه می‌کند و تصویر کاملی از تکامل فوتوسفری فرار گرما هسته‌ای را تکمیل می‌کند.»

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Astronomers Witness The X-Ray ‘Fireball’ of a Stellar Nova For The First Time

MICHELLE STARR 12 MAY 2022

https://www.sciencealert.com/we-ve-just-seen-the-x-ray-fireball-of-a-stellar-nova-for-the-first-time