نجوم‌شناسی: پژوهشگران راز ابرنواخترهای فوق‌درخشان را کشف کردند

[Country/Region] - خبرگزاری اخباری

نجوم‌شناسی: پژوهشگران راز ابرنواخترهای فوق‌درخشان را کشف کردند

ابرنواخترهای فوق‌درخشان (SLSNe) از دیرباز یکی از مرموزترین و دیدنی‌ترین پدیده‌ها در کیهان بوده‌اند. این انفجارهای ستاره‌ای عظیم، که می‌توانند با درخششی ده‌ها تا صدها برابر بیشتر از ابرنواخترهای معمولی بدرخشند، دهه‌هاست که اخترشناسان را سردرگم کرده‌اند. با این حال، یک مطالعه جدید و پیشگامانه که اخیراً در مجله معتبر «نیچر» منتشر شده است، به نظر می‌رسد سرانجام پرده از این معمای کیهانی برداشته و توضیحی قانع‌کننده برای درخشش فوق‌العاده آن‌ها ارائه می‌دهد.

بر اساس این تحقیق، کلید درک این رویدادهای فوق‌العاده درخشان، در حضور یک «مگنتار» در قلب ابرنواختر نهفته است. مگنتار نوعی ستاره نوترونی بسیار چگال و با چرخش سریع است که با میدان مغناطیسی بسیار قدرتمندی مشخص می‌شود. هنگامی که یک ستاره پرجرم در پایان عمر خود منفجر می‌شود، می‌تواند این مگنتار را از خود بر جای بگذارد؛ سپس مگنتار به عنوان یک منبع انرژی داخلی عظیم عمل می‌کند و به طور چشمگیری درخشش ابرنواختر را افزایش می‌دهد.

این کشف مهم از طریق مطالعه دقیق یک ابرنواختر فوق‌درخشان که در کهکشانی در فاصله حدود یک میلیارد سال نوری از زمین قرار دارد و در اواخر سال 2023 رصد شد، امکان‌پذیر گشت. پژوهشگران از امکانات تلسکوپی پیشرفته، از جمله رصدخانه لاس کومبرس (Las Cumbres Observatory) مستقر در کالیفرنیا و تلسکوپ اطلس (Atlas-Teleskop) مستقر در شیلی، برای جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌های پیچیده این رویداد آسمانی فوق‌العاده استفاده کردند. این مشاهدات دقیق به دانشمندان امکان داد تا مکانیزم فیزیکی زیربنایی که این پدیده‌های شگفت‌انگیز را هدایت می‌کند، رمزگشایی کنند.

دکتر جوزف فرح، اخترفیزیکدان از رصدخانه لاس کومبرس و دانشگاه کالیفرنیا، و نویسنده اصلی این مطالعه، این فرآیند را توضیح می‌دهد: «مگنتار که صدها بار در ثانیه می‌چرخد، ذرات باردار را جذب کرده و آن‌ها را به داخل ابر گاز و غبار در حال انبساط ستاره پرتاب می‌کند، در نتیجه درخشش ابرنواختر را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.» او در ادامه به توضیح تشکیل این بقایای ستاره‌ای می‌پردازد: «هنگامی که یک ستاره پرجرم سوخت هسته‌ای خود را تمام می‌کند، دیگر نمی‌تواند در برابر نیروی خردکننده گرانش مقاومت کند. هسته آن فرو می‌ریزد و پروتون‌ها و الکترون‌ها را به نوترون‌ها تبدیل می‌کند و یک ستاره نوترونی را تشکیل می‌دهد. اگر شرایط مناسب باشد، این ستاره نوترونی تازه متولد شده، با میدان مغناطیسی عظیم خود، از فروپاشی هسته جان سالم به در می‌برد و به یک مگنتار تبدیل می‌شود و ابرنواختر را به طور پنهانی از درون تغذیه می‌کند.»

فرضیه اینکه مگنتارها می‌توانند منبع انرژی ابرنواخترهای فوق‌درخشان باشند، اولین بار در سال 2010 مطرح شد، پس از شناسایی اولین رویداد از این نوع در سال 2006 توسط اندی هاول، اخترفیزیکدان در رصدخانه لاس کومبرس و همکار نویسنده مطالعه جدید. هاول معتقد است که این یافته‌های اخیر شواهد رصدی قوی ارائه می‌دهند که این پیش‌بینی نظری دیرینه را به شدت تأیید می‌کند.

یکی از ویژگی‌های جذاب برخی از SLSNe، نوسانات مشاهده شده در درخشش آن‌ها در طول ماه‌ها است، که تضاد شدیدی با ابرنواخترهای معمولی دارد که معمولاً یک منحنی محو شدن قابل پیش‌بینی را دنبال می‌کنند. پژوهشگران این تغییرات در درخشش را به پدیده‌ای به نام پیشروی لنز-تیرینگ (Lense-Thirring precession) نسبت می‌دهند. در این اثر، مگنتار با چرخش سریع خود، بافت فضا-زمان اطراف خود را تاب می‌دهد. پس از انفجار اولیه، کشش گرانشی مگنتار مقداری مواد ستاره‌ای را جذب کرده و یک دیسک در اطراف آن تشکیل می‌دهد. به دلیل پیشروی لنز-تیرینگ، این دیسک نوسان می‌کند، که باعث می‌شود انتقال انرژی از مگنتار به ابرنواختر در حال انبساط تغییر کند و بدین ترتیب نوسانات درخشش مشاهده شده را توضیح می‌دهد.

اگرچه پژوهشگران اندازه دقیق ستاره پیشین را قبل از زوال دیدنی آن به طور دقیق مشخص نکرده‌اند، اما تخمین می‌زنند که احتمالاً یک ستاره بسیار پرجرم بوده است – شاید ده‌ها برابر پرجرم‌تر و صدها هزار برابر درخشان‌تر از خورشید ما. برای نشان دادن قدرت محض یک ابرنواختر، دکتر فرح یک مقایسه گویا ارائه می‌دهد: «یک سؤال بزرگ 'چه می‌شد اگر' وجود دارد: چه چیزی درخشان‌تر خواهد بود، خورشیدی که در فاصله 150 میلیون کیلومتری از زمین به ابرنواختر تبدیل می‌شود، یا یک بمب هیدروژنی که روی کره چشم شما منفجر می‌شود؟ پاسخ ابرنواختر است، با نه مرتبه بزرگی.»

و این مقایسه برای یک ابرنواختر معمولی است. یک ابرنواختر فوق‌درخشان این درخشش را ده تا صد برابر، یا حتی بیشتر، فراتر خواهد رفت. فرح در پایان می‌گوید: «از نظر مطلق، ابرنواختر ما درخششی داشت که از کل کهکشان راه شیری بیشتر بود.» این کشف پیشگامانه نه تنها یک معمای کیهانی را حل می‌کند، بلکه راه‌های جدیدی را برای درک تکامل پرجرم‌ترین ستارگان در کیهان و خشن‌ترین پدیده‌هایی که کهکشان‌ها را شکل می‌دهند، باز می‌کند.

خبرگزاری اخباری