واضح‌ترین تصویر از پرجرمترین ستاره شناخته شده جهان

پرجرم‌ترین ستاره‌ در مرکز سحابی رتیل در ابر ماژلانی بزرگ قرار دارد. اخترشناسان با کمک تصویربردار زورو و قدرت تلسکوپ 8.1 متری جمینی جنوبی در شیلی، واضح ترین تصویری را تهیه کرده‌اند که تا به حال از این ستاره گرفته شده است. این تصویر جدید درک ما از پرجرم‌ترین ستارگان را به چالش می‌کشد و نشان می‌دهد که آنها ممکن است به اندازه‌ای که قبلا تصور می‌شد پرجرم نباشند. اعتبار: T.A. Rector (University of Alaska Anchorage/NSF’s NOIRLab), M. Zamani (NSF’s NOIRLab) & D. de Martin (NSF’s NOIRLab

اخترشناسان با بهره‌گیری از توانایی‌های تلسکوپ 8.1 متری جمینی جنوبی در شیلی که بخشی از رصدخانه بین‌المللی جمینی است که توسط NOIRLab NSF اداره می‌شود، واضح‌ترین تصویر را از ستاره R136a1، پرجرم‌ترین ستاره شناخته شده در جهان، به دست آورده‌اند. تحقیقات آنها، به رهبری ستاره‌شناس NOIRLab، Venu M. Kalari، درک ما از پرجرم ترین ستارگان را به چالش می‌کشد و نشان می‌دهد که آنها ممکن است به اندازه ای پرجرم نباشند که قبلا تصور می‌شد.

ستاره‌شناسان هنوز به طور کامل متوجه نشده‌اند که چگونه پرجرم‌ترین ستارگان – آنهایی که بیش از 100 برابر خورشید جرم دارند – شکل می‌گیرند. یکی از بخش‌های چالش برانگیز این پازل، به دست آوردن مشاهدات این غول‌ها است که معمولاً در قلب‌های پرجمعیت خوشه‌های ستاره‌ای پوشیده از غبار ساکن هستند. ستارگان پرجرم نیز سریع زندگی می‌کنند و جوان می‌میرند و تنها در چند میلیون سال توسط ذخایر سوخت خود می‌سوزند. در مقایسه، خورشید ما کمتر از نیمی از عمر 10 بیلیون ساله خود را دارد. ترکیبی از ستارگان متراکم، طول عمر نسبتاً کوتاه و فواصل نجومی بسیار زیاد، تشخیص ستارگان پرجرم منفرد در خوشه‌ها را به یک چالش فنی دلهره‌آور تبدیل می‌کند.

با قابلیت‌های ابزار زورو در تلسکوپ جنوبی جمینی رصدخانه بین‌المللی جمینی، که توسط NOIRLab NSF اداره می‌شود، اخترشناسان واضح‌ترین تصویر را از R136a1 به دست آورده‌اند که پرجرم‌ترین ستاره شناخته شده است. این ستاره پرجرم عضوی از خوشه ستاره‌ای R136 است که در فاصله 160000 سال نوری از زمین در مرکز سحابی رتیل در ابر ماژلانی بزرگ، کهکشان کوتوله همراه راه شیری قرار دارد.

مشاهدات قبلی نشان می داد که جرم R136a1 بین 250 تا 320 برابر جرم خورشید است. با این حال، مشاهدات جدید زورو نشان می‌دهد که این ستاره پرجرم ممکن است تنها 170 تا 230 برابر جرم خورشید باشد. حتی با این تخمین کمتر، R136a1 هنوز به عنوان پرجرمترین ستاره شناخته شده واجد شرایط است.

این تصویر مقایسه‌ای  وضوح استثنایی تصویرگر زورو را در تلسکوپ 8.1 متری جمینی جنوبی در شیلی (سمت چپ) در مقایسه با تصویر قبلی نشان می‌دهد که با تلسکوپ فضایی هابل ناسا/ESA (سمت راست) مقایسه می‌کند. تصویر جدید جمینی جنوبی به اخترشناسان این امکان را داد تا به وضوح ستاره R136a1 را از ستاره‌های نزدیک خود متمایز کنند و داده‌های مورد نیاز برای آشکار کردن این موضوع را فراهم می‌کند – در حالی که هنوز پرجرمترین ستاره شناخته شده در کیهان است – این ستاره کمتر از آنچه جرم دارد که قبلا تصور می‌شد. اعتبار: رصدخانه بین المللی جمینی/NOIRLab/NSF/AURA تصدیق: پردازش تصویر: T.A. رئیس (دانشگاه انکوریج آلاسکا/NOIRLab NSF)، M. زمانی (NOIRLab NSF) و D. de Martin (NOIRLab NSF). تلسکوپ فضایی هابل ناسا/ESA

ستاره‌شناسان قادرند جرم یک ستاره را با مقایسه درخشندگی و دمای مشاهده شده آن با پیش‌بینی‌های نظری تخمین بزنند. تصویر واضح تر زورو به ستاره شناس NOIRLab NSF، Venu M. Kalari و همکارانش اجازه داد تا با دقت بیشتری روشنایی R136a1 را از همراهان ستاره‌ای نزدیک آن جدا کنند که منجر به برآورد کمتری از روشنایی و در نتیجه جرم آن شد.

کالاری، نویسنده اصلی مقاله منتشر شده در مجله Astrophysical توضیح داد: «نتایج به ما نشان می‌دهد که پرجرم‌ترین ستاره‌ای که در حال حاضر می‌شناسیم، آنقدر که قبلاً فکر می‌کردیم، پرجرم نیست.» این امر نشان می‌دهد که حد بالای جرم ستاره‌ها نیز ممکن است کوچک‌تر از آن چیزی باشد که قبلاً تصور می‌شد.»

این نتیجه همچنین پیامدهایی برای منشا عناصر سنگینتر از هلیوم در جهان دارد. این عناصر در هنگام مرگ انفجاری ستارگانی با جرم بیش از 150 برابر خورشید در رویدادهایی ایجاد می‌شوند که ستاره‌شناسان از آن به عنوان ابرنواخترهای ناپایدار زوج یاد می‌کنند. اگر R136a1 کمتر از آنچه قبلا تصور می شد جرم باشد، همین امر می‌تواند در مورد سایر ستارگان پرجرم نیز صادق باشد و در نتیجه ابرنواخترهای ناپایدار جفتی ممکن است نادرتر از حد انتظار باشند.

خوشه ستاره‌ای میزبان R136a1 قبلاً توسط ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل ناسا/ESA و انواع تلسکوپ‌های زمینی رصد شده بود، اما هیچ یک از این تلسکوپ‌ها نمی‌توانستند تصاویری به اندازه کافی واضح به دست آورند که تمام اعضای ستاره‌ای منفرد خوشه نزدیک را تشخیص دهند. .

این تصویری از R136a1 است، بزرگترین ستاره شناخته شده در کیهان، که در داخل سحابی رتیل در ابر ماژلانی بزرگ قرار دارد. تیمی از اخترشناسان با بهره‌گیری از توانایی‌های تلسکوپ 8.1 متری جمینی جنوبی در شیلی، واضح‌ترین تصویر را از این ستاره پرجرم به دست آورده‌اند. اعتبار: NOIRLab/NSF/AURA/J. دا سیلوا/موتور فضایی

ابزار زورو جمینی جنوبی با استفاده از تکنیکی به نام تصویربرداری لکه‌ای که تلسکوپ‌های زمینی را قادر می‌سازد تا بر بسیاری از اثرات تاری جو زمین غلبه کنند، توانست از وضوح مشاهدات قبلی پیشی بگیرد. با گرفتن هزاران عکس با نوردهی کوتاه از یک جسم روشن و پردازش دقیق داده‌ها، می‌توان تقریباً تمام این تاری‌ها را از بین برد. این رویکرد، و همچنین استفاده از اپتیک تطبیقی، می‌تواند وضوح تلسکوپ‌های زمینی را به‌طور چشمگیری افزایش دهد، همانطور که توسط رصدهای جدید زورو تیم R136a1 نشان داده شده است.

ریکاردو سالیناس، یکی از نویسندگان این مقاله و دانشمند ابزار زورو می‌گوید: «این نتیجه نشان می‌دهد که با توجه به شرایط مناسب، یک تلسکوپ 8.1 متری که به محدودیت‌های خود فشار داده می‌شود، نه تنها می‌تواند با تلسکوپ فضایی هابل در زمینه تفکیک زاویه‌ای، بلکه با تلسکوپ فضایی جیمز وب رقابت کند». “این مشاهدات مرز آنچه را تغییر می‌دهد که با استفاده از تصویربرداری لکه ای ممکن در نظر گرفته می‌شود.”

کالاری گفت: ما این کار را به عنوان یک رصد اکتشافی آغاز کردیم تا ببینیم زورو چقدر می‌تواند این نوع شی را مشاهده کند. “در حالی که ما در تفسیر نتایج خود احتیاط می‌کنیم، مشاهدات ما نشان می دهد که پرجرم ترین ستارگان ممکن است به اندازه ای که تصور می شد بزرگ نباشند.”

استیو بی. هاول، رئیس فعلی هیئت رصدخانه جمینی و دانشمند تحقیقاتی ارشد در مرکز تحقیقاتی ایمز ناسا در ماونتین ویو، کالیفرنیا، محقق اصلی هر دو ابزار است: زورو و ابزار دوقلوی آن «آلوپکه» تصویرگرهای یکسانی هستند که به ترتیب روی تلسکوپ‌های جمینی جنوبی و جمینی شمالی نصب شده‌اند. نام آنها کلمات هاوایی و اسپانیایی برای “روباه” است و نشان دهنده مکان مربوط به تلسکوپها در Maunakea در هاوایی و Cerro Pachón در شیلی است. این ابزارها بخشی از برنامه ابزار بازدید رصدخانه جمینی هستند که با استفاده از ابزارهای نوآورانه و امکان تحقیقات هیجان‌انگیز، علم جدید را قادر می‌سازد.

مارتین استیل، مسئول برنامه NSF Gemini گفت: “جمینی جنوبی به تقویت درک ما از جهان ادامه می‌دهد و نجوم را همانطور که می‌شناسیم متحول می‌کند. این کشف نمونه دیگری از شاهکارهای علمی است که ما می‌توانیم با ترکیب همکاری بین المللی، زیرساختهای کلاس جهانی و یک تیم ستاره‌ای انجام دهیم.”

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Sharpest image ever of universe’s most massive known star

by Association of Universities for Research in Astronomy (AURA) AUGUST 19, 2022

https://phys.org/news/2022-08-sharpest-image-universe-massive-star.html