دانشمندان سریع‌ترین ستاره فراری را که تا به حال در کهکشان راه شیری دیده شده است!!

برداشت هنری از یک ابرنواختر که یک کوتوله سفید را به بیرون پرتاب می‌کند. (مارک گارلیک/کتابخانه عکس علمی/گتی ایماژ)

کشف جدید شش ستاره فراری دیگر در کهکشان راه شیری سریعترین جرمی از این نوع می‌باشد که تاکنون در کهکشان شناسایی شده است.

در واقع، دو تا از ستارگان رکورد شکن هستند، با سرعت شعاعی خورشید مرکزی سریعتر از هر ستاره‌ای که تاکنون برای ستاره‌های فرار دیده شده است. ستاره J1235 با سرعت 1694 کیلومتر (1053 مایل) در ثانیه و J0927 با سرعت 2285 کیلومتر (1420 مایل) در ثانیه سرعت می‌گیرد.

اما چهار مورد از اجرام جدید اندازه‌گیری شده، ستاره‌های پرسرعتی هستند که با سرعتی فراتر از سرعت فرار کهکشان راه شیری حرکت می‌کنند و طبق گفته تیمی به سرپرستی اخترفیزیکدان کریم البادری از مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونیان، هر چهار مورد احتمالاً نتیجه ابرنواخترهای تماشایی نوع Ia هستند – “شمع‌های استاندارد” که با آنها جهان را اندازه گیری می‌کنیم.

آنها می‌گویند که این امکان محاسبه جدیدی از سرعت تولد این ستارگان را فراهم کرده است و دریافته است که با نرخ تخمینی ابرنواخترهای نوع Ia مطابقت دارد.

محققان می نویسند: “جمعیت قابل توجهی از  ستاره‌های فرار کم جرم کم نورتر ممکن است هنوز در انتظار کشف باشند.”

تپ اختری به نام J0002 که با سرعت 1130 کیلومتر در ثانیه از یک ابرنواختر دور می‌شود. (J. English/دانشگاه مانیتوبا/NRAO/F. Schinzel و همکاران/DRAO/Canadian Galaxy Plane Survey/NASA/IRAS)

هر زمان که ستاره‌ای منفجر می‌شود، نیروی انفجار می‌تواند هر چیزی را که رها می‌شود با سرعت بالا به فضا ببرد. تصور می‌شود که ستارگان با سرعت فوق‌العاده محصول نوع خاصی از ابرنواختر هستند که به ستاره شتابی حتی بزرگتر از حد معمول می‌دهد، چیزی که به عنوان ابرنواختر دو انفجار دوگانه با رانش دینامیکی یا D6 شناخته می‌شود.

این سناریویی است برای توضیح آنچه در طول یک ابرنواختر نوع Ia اتفاق می‌افتد.

شما باید با یک جفت ستاره کوتوله سفید در یک سیستم دوتایی شروع کنید. اینها هسته‌های باقیمانده ستارگان کم جرم تا حدود هشت برابر جرم خورشید هستند که مواد همجوشی آنها تمام شده است، بیشتر جرم خود را به بیرون پرتاب کرده و در هسته‌ای متراکم فرو می‌ریزند که با گرمای باقیمانده به شدت می‌درخشد. چنین اجرامی به عنوان ستاره‌ تباه شده  (degenerate star) شناخته می‌شوند.

یک کوتوله سفید دارای حد جرمی است که به حد چاندراسخار معروف است، حدود 1.4 برابر خورشید. بالاتر از این حد، ستاره ناپایدار می‌شود و در یک ابرنواختر نوع Ia منفجر می‌شود.

برای رسیدن به آن جرم بحرانی، یک کوتوله سفید باید در یک منظومه دوتایی به اندازه کافی نزدیک با ستاره دیگری باشد که به صورت گرانشی ماده را از همدم خود بیرون بکشد و در طول زمان بزرگتر شود.

چه اتفاقی می‌افتد بستگی به نوع ستاره همدم دارد. اگر کوتوله سفید در حال بیرون کشیدن هیدروژن باشد، منجر به یک نوآوری کلاسیک می‌شود. شما می‌توانید در مورد چگونگی این اتفاق در اینجا بخوانید:

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

با این حال، اگر همدم یک کوتوله سفید با لایه سطحی قابل توجهی از هلیوم باشد، ستاره همنوع‌خوار به جای آن، از هلیوم تغدیه می‌کند.

این یک لایه هلیوم پرجرمتر روی سطح ستاره اهداکننده ایجاد می‌کند که وقتی به فشار و گرمای کافی برسد، به سرعت شروع به ذوب شدن به کربن می‌کند.

این امر باعث یک انفجار گرما هست‌ ای می‌شود، مشابه آنچه در مورد هیدروژن در نواختر کلاسیک اتفاق می‌افتد.

G299، باقیمانده چیزی که ستاره شناسان فکر می‌کنند یک ابرنواختر نوع Ia در 4500 سال پیش بوده است. (NASA/CXC/U.Texas/S.Post et al./MASS/UMass/IPAC-Caltech/NSF)

اما انفجار هلیوم یک قدم فراتر می‌رود: موج ضربه‌ای آن انفجار دومی را در هسته کوتوله سفید ایجاد می‌کند. این انفجار دوگانه تباهی دوگانه است و تصور می‌شود که ستاره اهداکننده – ستاره‌ای که مانند یک انفجار بیش از حد پرجرم دو بار منفجر نشد – به طور مثبت پرواز کند.

سرعت این ستارگان با سرعت بیش از 1000 کیلومتر در ثانیه بسیار زیاد است. با توجه به اینکه چیزی باید با سرعت 550 کیلومتر در ثانیه حرکت کند تا از کهکشان راه شیری خارج شود، ستارگان پرسرعت به مقصد فضای بین کهکشانی هستند.

اما ما نمی‌دانیم که چه تعداد از آنها در آنجا وجود دارند یا هر چند وقت یکبار یک ابرنواختر نوع Ia یک ستاره با سرعت بالا تولید می‌کند. بنابراین، البادری و همکارانش به حفاری داده‌های پیمایش گایا پرداختند: پروژه‌ای در حال انجام برای نقشه‌برداری کهکشان راه شیری با بالاترین دقت تا کنون، از جمله حرکات مناسب ستارگان در حین حرکت در کهکشان.

آنها 4 ستاره فوق سرعت ناشناخته با منشا D6 را پیدا کردند. به نظر زیاد نمی‌رسد، اما در ترکیب با 10 ستاره با سرعت فوق‌العاده شناسایی شده قبلی که یک ضربه ابرنواختری داده شده است، امکان محاسبه دقیق‌تری از اعداد واقعی را فراهم می‌کند و باید بیشتر از چند باشد.

در واقع، کهکشان ما باید چند ستاره فوق سریع داشته باشد که از کهکشان‌های دیگر آمده‌اند.

محققان می نویسند: «اگر بخش قابل توجهی از ابرنواخترهای نوع Ia یک ستاره D6 تولید کنند، کهکشان احتمالاً بیش از 10 میلیون از آنها را به فضای بین کهکشانی پرتاب کرده است.

یک نتیجه جالب این است که باید تعداد زیادی از ستاره‌های کم‌نور D6 وجود داشته باشد که از کهکشان‌ها در سراسر حجم محلی پرتاب می‌شوند که از محله خورشیدی عبور می‌کنند.

بازسازی ساختار کهکشان راه شیری. (استفان پین واردنار/MPIA)

ستاره‌های سریع تری در کهکشان راه شیری وجود دارد، اما زمینه آنها کمی متفاوت است. ستارگانی که به دور سیاهچاله پرجرم در مرکز کهکشان می‌چرخند می‌توانند به سرعت باورنکردنی برسند. سریع‌ترین آن با سرعت حیرت‌انگیز 24000 کیلومتر در ثانیه حرکت می‌کند که نزدیک به سیاه‌چاله در مدار بیضی شکل طولانی خود می‌رود.

با این حال، آنها از نظر گرانشی در مدار خود محدود هستند و به این زودی کهکشان را ترک نخواهند کرد، مگر اینکه یک برهمکنش وحشی سه جسمی به آنها ضربه بزند.

پیش از این، سریعترین ستاره فراری شناخته شده یک کوتوله سفید دوتایی D6 با سرعتی در حدود 2200 کیلومتر بر ثانیه بود. سرعت شعاعی آن 1200 کیلومتر بر ثانیه اندازه گیری شد. این همان سرعتی است که برای ما، ناظران، به نظر می رسد. محققان محاسبه کردند که J0927 و J1235 می توانند سرعت کل به ترتیب 2753 و 2670 کیلومتر در ساعت داشته باشند.

حتی ممکن است ستاره‌های سریع‌تری هم وجود داشته باشد. ما تمایل داریم فقط درخشان‌ترین‌ها را پیدا کنیم که نشان می‌دهد چیزهای زیادی از دست داده‌ایم. چیزی که کشف جدید به ما می‌دهد تعداد قابل توجهی از نقاط داده جدید است تا بفهمیم کجا هستند و چگونه آنها را پیدا کنیم.

محققان می نویسند: «اکنون جمعیت قابل توجهی از ستارگان پرسرعت مرتبط با ابرنواخترهای گرما هسته‌ای وجود دارد.

«مدل‌سازی این جمعیت در نهایت امکان استنباط سرعت شکل‌گیری گریزهای گرما هسته‌ای و در نهایت، کسری از ابرنواخترهای نوع Ia را فراهم می‌کند که از طریق کانال تباهی دوگانه تشکیل شده‌اند.

تخمین ما از نرخ تولد ستاره‌های D6 با سناریویی مطابقت دارد که در آن اکثر ابرنواخترهای نوع Ia یک کوتوله سفید فراری با سرعت بالا تولید می‌کنند، اما جمعیت مشاهده‌شده تحت سلطه پرجرم‌ترین و درخشان‌ترین ستارگان است. مدل‌هایی برای تکامل حرارتی ستاره‌های D6 برای برآوردهای قوی‌تر از نرخ تولد آنها مورد نیاز است.”

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Scientists Detect Fastest Runaway Star Ever Seen in The Milky Way

ByMICHELLE STARR14 June 2023

https://www.sciencealert.com/scientists-detect-fastest-runaway-star-ever-seen-in-the-milky-way