ستاره‌شناسان یک تپ‌اختر «ممنوعه» را کشف کردند که در حال فرار از یک ابرنواختر در منطقه‌ای به ظاهر خالی از کهکشان راه شیری است.

«حتی آرام‌ترین و به ظاهر خالی‌ترین مناطق کهکشان نیز می‌توانند میزبان فرآیندهای شدید باشند.»

تصاویری از کالورا، یک منظومه‌ی آسمانی عجیب حاوی یک تپ‌اختر فراری و بقایای یک ابرنواختر. (اعتبار تصویر: E. Greco، INAF.)

ستاره‌شناسان یک منظومه‌ی آسمانی خارق‌العاده حاوی یک تپ‌اختر فراری کشف کرده‌اند که از صحنه‌ی انفجار پرجرم ابرنواختر ستاره‌ای فرار می‌کند. چیزی که این منظومه را دیدنی‌تر می‌کند این واقعیت است که باید در منطقه‌ی خالی از کهکشان راه شیری «ممنوعه» باشد که در آن یافت شده است.

این منظومه که نام «کالورا» را از روی شخصیت شرور فیلم وسترن «هفت دلاور» محصول ۱۹۶۰ گرفته است، در حدود ۶۵۰۰ سال نوری بالاتر از صفحه پرجمعیت کهکشان راه شیری قرار دارد. در این منطقه، جمعیت‌های ستاره‌ای پراکنده هستند و ستارگانی با جرم لازم برای تبدیل شدن به ابرنواختر و تولد یک ستاره نوترونی در قلب یک تپ‌اختر باید بسیار نادر باشند.

این بدان معناست که کشف کالورا، که به دلیل وجودش در حاشیه و عملکرد خارج از هنجار  نامگذاری شده است، می‌تواند دیدگاه ما را در مورد تشکیل ستارگان پرجرم و همچنین تصویر ما از منطقه بیرونی کهکشان راه شیری تغییر دهد.

امانوئل گرکو، رهبر تیم از موسسه ملی اخترفیزیک (INAF)، در بیانیه‌ای گفت: «ستارگان پرجرم – یعنی حداقل هشت برابر پرجرم‌تر از خورشید – تقریباً به‌طور انحصاری در صفحه کهکشانی تشکیل می‌شوند، جایی که چگالی گاز بالاترین است و زمینه را برای تولد ستاره فراهم می‌کند.» «یافتن بقایای آنها در چنین فواصلی از صفحه بسیار نادر است. تجزیه و تحلیل ما به ما این امکان را داده است که فاصله، سن و حتی ویژگی‌های ستاره اولیه احتمالی که باعث ایجاد تپ‌اختر کالورا و بقایای ابرنواختر آن شده است را با دقت بیشتری تخمین بزنیم.»

داستان انفجاری کالورا

ستاره‌شناسان برای اولین بار در سال ۲۰۲۲ مجذوب کالورا شدند، زمانی که توسط تلسکوپ رادیویی آرایه فرکانس پایین (LOFAR)، شبکه‌ای از آنتن‌ها در ۸ کشور اروپایی، مشاهده شد. کالورا به عنوان یک ساختار گسترده با شکل تقریباً کاملاً دایره‌ای شناسایی شد.

این امر منجر به شناسایی آن به عنوان بقایای یک ابرنواختر شد، که جالب توجه بود زیرا این انفجارهای ستاره‌ای معمولاً در دیسک ضخیم ستارگان در سراسر صفحه مرکزی کهکشان ما رخ می‌دهند.

تپ‌اخترها ستاره‌های نوترونی هستند، بقایای ستاره‌ای که هنگام فروپاشی ستارگان پرجرم در پایان عمرشان ایجاد می‌شوند. آنها می‌توانند با سرعت ۷۰۰ بار در ثانیه بچرخند. ستاره‌شناسان پیش از این به لطف انتشار شدید پرتو ایکس، یک تپ‌اختر (که به آن کالورا نیز می‌گویند) را در این منطقه شناسایی کرده بودند.

ستاره‌شناسان با نگاهی به مسیر این تپ‌اختر تشخیص دادند که به نظر می‌رسد از مرکز انفجار ابرنواختر به سرعت دور می‌شود. این نشان می‌دهد که بقایای ابرنواختر به شکل پوسته‌ای در حال انبساط از گاز و غبار، و تپ‌اختر فراری به هم متصل هستند که نتیجه مرگ انفجاری یک ستاره پرجرم هزاران سال پیش است.

سیستم عجیب معروف به کالورا که در اشعه ایکس دیده می‌شود. (اعتبار تصویر: امانوئل گرکو، ricercatore INAF presso la sede di Palermo.)

تیم پشت این تحقیق می‌خواست تصویر بهتری از تاریخ کیهانی سیستم کالورا به دست آورد، بنابراین داده‌های اشعه ایکس مربوط به سیستم جمع‌آوری شده توسط فضاپیمای XMM-نیوتن آژانس فضایی اروپا (ESA) را بررسی کردند. محققان این داده‌ها را با داده‌های سایر تلسکوپ‌ها در طیف الکترومغناطیسی ترکیب کردند.

ویژگی‌های گاز داغ ابرنواختر، همراه با حرکت تپ‌اختر، به تیم اجازه داد تا سن سیستم و فاصله آن را با دقت بیشتری تعیین کنند که انفجار ابرنواختر بین ۱۰۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰ سال پیش رخ داده و کالورا بین ۱۳۰۰۰ تا ۱۶۵۰۰ سال نوری از ما فاصله دارد.

ویژگی‌های گاز داغ ابرنواختر، همراه با حرکت تپ‌اختر، به تیم اجازه داد تا سن سیستم و فاصله آن را با دقت بیشتری تعیین کنند. این نشان داد که انفجار ابرنواختر بین ۱۰۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰ سال پیش رخ داده و کالورا بین ۱۳۰۰۰ تا ۱۶۵۰۰ سال نوری از ما فاصله دارد.

این امر ارتباط بین بقایای ابرنواختر و تپ‌اختر فراری را بیش از پیش محکم کرد.

این تحقیق به دلیل تفاوت این منطقه از کهکشان راه شیری با صفحه کهکشانی، جایی که معمولاً ابرنواخترها در آن طغیان می‌کنند، حتی جالب‌تر است. این موضوع جالب است زیرا تصور می‌شود که انتشار اشعه گاما از ابرنواخترها ناشی از چگالی بالای ذرات، به ویژه پروتون‌ها است. با این حال، این بررسی کالورا نشان می‌دهد که مکانیسمی که اشعه گاما را از ابرنواخترها ساطع می‌کند، می‌تواند در شرایط کم چگالی مانند مواردی که در حومه کهکشان راه شیری یافت می‌شود نیز رخ دهد.

گرکو گفت: «به لطف تلسکوپ‌های فضایی مانند XMM-Newton و Fermi/LAT و ابزارهای زمینی مانند Telescopio Nazionale Galileo، می‌توانیم بقایای ابرنواخترها و تپ‌اخترها را در باندهای مختلف طیف الکترومغناطیسی تجزیه و تحلیل کنیم. در مورد کالورا، ما نشان داده‌ایم که حتی در محیط‌های رقیق، اگر موج شوک ناشی از انفجار با توده‌های محلی برخورد کند، انتشار پلاسما در میلیون‌ها درجه می‌تواند رخ دهد. این توده‌ها، به نوبه خود، چیزی در مورد تاریخ تکامل ستاره‌ای که منفجر شده است، آشکار می‌کنند.»

گرکو در پایان گفت: «مطالعه ما نشان می‌دهد که حتی آرام‌ترین و به ظاهر خالی‌ترین مناطق کهکشان می‌توانند میزبان فرآیندهای شدید باشند.» «ما نه تنها خواص فیزیکی منظومه کالورا را دقیقاً محدود کرده‌ایم، بلکه نشان داده‌ایم که به صورت محلی، می‌توان چگالی‌های کافی برای تولید تابش‌های پرتو ایکس و گاما را حتی در فواصل بسیار دور از صفحه کهکشانی پیدا کرد.»

«این کشف ما را دعوت می‌کند تا با نگاهی جدید به حاشیه‌های کهکشان راه شیری نگاه کنیم.»

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Astronomers discover a ‘forbidden’ pulsar fleeing a supernova in a seemingly empty region of the Milky Way

By Robert Lea 

https://www.space.com/astronomy/astronomers-discover-a-forbidden-pulsar-fleeing-a-supernova-in-a-seemingly-empty-region-of-the-milky-way