اخترشناسان برای اولین بار یک سیگنال رادیویی از انفجار پرجرم یک کوتوله سفید در حال مرگ را شناسایی کردند!!
این تصویر برخی از قدیمیترین ستارههای راه شیری – کوتولههای سفید باستانی – را نشان میدهد که توسط تلسکوپ فضایی هابل ناسا به تصویر کشیده شده است. اعتبار: ناسا و اچ. ریچر (دانشگاه بریتیش کلمبیا).
وقتی ستارگانی مانند خورشید ما میمیرند، تمایل دارند بیسر و صدا از بین بروند – مگر اینکه بخشی از یک منظومه ستارهای دوتایی باشند که مرگشان میتواند منجر به انفجار ابرنواختری شود.
اکنون، برای اولین بار، ستارهشناسان امضای رادیویی چنین رویدادی را در کهکشانی در فاصله بیش از 400 میلیون سال نوری از ما مشاهده کردهاند. این یافته که در 17 ماه می در Nature منتشر شد، سرنخهای وسوسهانگیزی در مورد ستاره همدمش دارد.
مرگ ستارهای انفجاری
از آنجایی که ستارگان تا هشت برابر سنگینتر از خورشید ما شروع به اتمام سوخت هستهای میکنند، لایههای بیرونیشان پف میکند. این فرآیند باعث ایجاد ابرهای رنگارنگ گازی میشود که به طور گمراه کنندهای به نام سحابیهای سیارهای شناخته میشوند و یک هسته داغ متراکم و فشرده به نام کوتوله سفید بر جای میگذارد.
خورشید خود ما طی 5 بیلیون سال یا بیشتر دچار این انتقال میشود، سپس به آرامی سرد و محو میشود. با این حال، اگر یک کوتوله سفید به نحوی وزن خود را افزایش دهد، زمانی که جرم آن از حدود 1.4 برابر جرم خورشید ما سنگینتر شود، مکانیسم خود تخریبی آغاز میشود. انفجار حرارتی بعدی ستاره را در نوع خاصی از انفجار به نام ابرنواختر نوع Ia نابود میکند.
اما جرم اضافی از کجا میآید تا به چنین انفجاری دامن بزند؟
ما قبلاً فکر میکردیم که میتواند گازی باشد که از یک ستاره همدم بزرگتر در مداری نزدیک خارج شده است. اما ستارگان معمولاً تغذیه آشفتهای دارند و گاز را در همه جا پخش میکنند. در یک انفجار ابرنواختری گاز پخش شده در طولموجهای رادیویی میدرخشد. با وجود دههها جستجو، حتی یک ابرنواختر جوان نوع Ia تا کنون با تلسکوپهای رادیویی شناسایی نشده است.
در عوض، ما شروع کردیم به این فکر که ابرنواخترهای نوع Ia باید جفتهایی از کوتولههای سفید باشند که به سمت داخل مارپیچی میشوند و به شکل نسبتاً تمیزی با هم ادغام میشوند و هیچ گازی برای شوک و هیچ سیگنال رادیویی باقی نمیگذارند.
اعتبار: آدام ماکارنکو/دبلیو. رصدخانه M. Keck
نوع کمیاب ابرنواختر
ابرنواختر 2020eyj توسط تلسکوپی در هاوایی در 23 مارس 2020 کشف شد. در حدود هفت هفته اول تقریباً مانند هر ابرنواختر نوع Ia دیگری رفتار کرد.
اما برای پنج ماه آینده، درخشندگی آن متوقف شد. تقریباً در همان زمان، شروع به نشان دادن ویژگیهایی کرد که نشان میداد به طور غیرعادی سرشار از هلیوم است. ما شروع به شک کردیم که ابرنواختر 2020eyj متعلق به زیررده نادری از ابرنواخترهای نوع Ia است که در آن موج انفجار با بیش از 10000 کیلومتر در ثانیه حرکت میکند و گازی را پخش میکند که فقط میتوانست از لایههای بیرونی یک ستاره همدم بازمانده جدا شود.
برای تأیید، تصمیم گرفتیم آزمایش کنیم که آیا گاز کافی برای تولید سیگنال رادیویی برانگیخته شده است یا خیر. از آنجایی که ابرنواختر برای رصد با تلسکوپهایی مانند آرایه فشرده تلسکوپ استرالیا در نزدیکی نارابری بسیار دور است، ما در عوض از مجموعهای از تلسکوپهای رادیویی پراکنده در سراسر بریتانیا برای رصد این ابرنواختر حدود 20 ماه پس از انفجار استفاده کردیم.
در کمال تعجب، اولین کشف واضح یک ابرنواختر نوع Ia “نوزاد” در طولموجهای رادیویی را داشتیم که با رصد دوم حدود پنج ماه بعد تایید شد.
صبر نتیجه میدهد
یکی از ویژگیهای قابل توجهتر ابرنواخترهای نوع Ia این است که به نظر میرسد همه آنها تقریباً به حداکثر روشنایی میرسند چون همه آنها قبل از انفجار به جرم بحرانی مشابهی رسیدهاند.
همین ویژگی به اخترشناس برایان اشمیت و همکارانش اجازه داد تا در اواخر دهه 1990 به نتیجه برنده جایزه نوبل برسند: اینکه انبساط کیهان از زمان انفجار بزرگ تحت گرانش کاهش نمییابد (همانطور که همه انتظار داشتند)، بلکه به دلیل تأثیرات آن در حال شتاب است. چیزی که ما اکنون انرژی تاریک مینامیم.
بنابراین، ابرنواخترهای نوع Ia اجرام کیهانی مهمی هستند و این واقعیت که ما هنوز دقیقاً نمیدانیم این انفجارهای ستارهای چگونه و چه زمانی رخ میدهند یا چه چیزی آنها را تا این حد ثابت میکند، برای ستارهشناسان نگران کننده بوده است.
به طور خاص، اگر جفتهای کوتولههای سفید در حال ادغام میتوانند جرم کلی تا سه برابر جرم خورشید ما داشته باشند، چرا باید همه آنها تقریباً به یک اندازه انرژی آزاد کنند؟
فرضیه ما (و تایید رادیویی) مبنی بر اینکه ابرنواختر2020eyj زمانی رخ داد که گاز هلیوم کافی از ستاره همدم و روی سطح کوتوله سفید برداشته شد تا آن را کمی بیش از حد جرم فشار دهد، توضیحی طبیعی برای این ثبات ارائه میدهد.
اکنون سؤال این است که چرا ما قبلاً این سیگنال رادیویی را در هیچ ابرنواختر نوع Ia دیگری ندیدهایم. شاید ما سعی کردیم خیلی زود پس از انفجار آنها را شناسایی کنیم و خیلی راحت تسلیم شدیم. یا شاید همه ستارگان همدم به اندازه هلیوم نباشند و لایههای گازی بیرونی خود را از بین ببرند.
اما همانطور که مطالعه ما نشان داده است، صبر و پشتکار گاهی اوقات به روشی که هرگز انتظارش را نداشتیم نتیجه میدهد و به ما امکان میدهد زمزمه های در حال مرگ یک ستاره دور را بشنویم.
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
For the first time, astronomers have detected a radio signal from the massive explosion of a dying white dwarf
by Stuart Ryder and Erik Kool, The Conversation MAY 20, 2023
https://phys.org/news/2023-05-astronomers-radio-massive-explosion-dying.html