حل راز ابرنواختر تاریخی سال ۱۱۸۱ میلادی توسط اخترفیزیکدانان
ابرنواختر: انفجارهای عظیم ستارهای در جهان
ابرنواختر (Supernova) یکی از پدیدههای نادر و عظیم کیهانی است که در طی آن یک ستاره بزرگ پس از پایان عمر خود بهطرز ناگهانی و با شدت بسیار زیاد منفجر میشود. این انفجارها در کهکشانها بهصورت نقاط نورانی درخشان دیده میشوند و میتوانند درخشندگیای معادل چندین میلیارد خورشید داشته باشند. ا
برنواخترها در دو حالت رخ میدهند: نوع اول هنگامی است که یک کوتوله سفید (White Dwarf) در یک سیستم دوتایی ستارهای پس از جذب ماده از ستاره همسایه خود، به جرم بحرانی میرسد و منفجر میشود.
نوع دوم در ستارگان بسیار بزرگ به وقوع میپیوندد که پس از سوزاندن سوخت هستهای خود، نمیتوانند در برابر نیروی گرانش داخلی مقاومت کنند و در اثر فروپاشی هستهای به ابرنواختر تبدیل میشوند.
این انفجارها نقش بسیار مهمی در تکامل کیهان و پراکندگی عناصر سنگین مانند آهن و کربن ایفا میکنند، چرا که از طریق موجهای شوک عظیم، عناصر تازهای به فضای میانستارهای فرستاده میشود. در برخی موارد، ابرنواخترها حتی میتوانند موجب ایجاد پدیدههایی مانند تشکیل ستارههای جدید شوند. با این حال، در مواردی که ستارهای کوچکتر و از نوع کوتوله سفید منفجر شود، ممکن است بقایای آن به شکل یک ستاره زامبی باقی بماند که ویژگیهای منحصربهفردی دارد. این فرآیندهای پیچیده که در دل ابرنواخترها رخ میدهد، نهتنها به اخترفیزیکدانان در فهم ساختار و تاریخ کیهان کمک میکند، بلکه درک ما از نحوه تولد، زندگی و مرگ ستارگان را نیز بهبود میبخشد. ستارگان باقیمانده پس از انفجار ابرنواختری در برخی مواقع به شکلهای ویژهای همچون سحابیها و یا حتی سیاهچالهها درآمده و افقهای جدیدی از کیهانشناسی را پیش روی پژوهشگران قرار میدهند. بههمین دلیل مطالعه ابرنواخترها میتواند به ما کمک کند تا از منشأ و ساختار عناصر موجود در جهان و فرایندهایی که به پیدایش کهکشانها منجر شدهاند، درک بهتری پیدا کنیم.
حل راز ابرنواختر تاریخی سال ۱۱۸۱ میلادی توسط اخترفیزیکدانان
در سال ۱۱۸۱ میلادی، ستارهای جدید و درخشان نزدیک صورتفلکی ذاتالکرسی (Cassiopeia) در آسمان ظاهر شد و به مدت شش ماه درخشید و سپس ناپدید شد. اخترشناسان در چین و ژاپن این پدیده را بهعنوان «ستاره مهمان» ثبت کردند. این ابرنواختر که با کد SN 1181 شناخته میشود، یکی از معدود ابرنواخترهایی است که قبل از اختراع تلسکوپ ثبت شده بود و آن را «ابرنواختر یتیم» مینامیدند.
در سال ۲۰۲۱، دانشمندان موفق شدند بقایای این ابرنواختر را در سحابیای به نام Pa 30 که توسط منجمی آماتور به نام دانا پچیک (Dana Patchick) در سال ۲۰۱۳ کشف شده بود، ردیابی کنند. این سحابی، با رشتههای فیلامنتهای غیرعادی گوگرد که به اطراف پوستهای غبارآلود از مواد، گسترش یافته بود. در مرکز آن، بقایای ستارهای که منفجر شده، همچنان بهصورت یک «ستاره زامبی» باقی مانده؛ ستارهای که علیرغم ابرنواختر تخریبی، همچنان موجود است.
معمولاً در ابرنواخترها ستارهای که به کوتوله سفید (White Dwarf) تبدیل شده، کاملاً نابود میشود، اما در این مورد بخشی از ستاره باقی مانده و به شکل ابرنواختری از نوع Iax درآمده است. این نوع نادر از ابرنواخترها به دلیل وقوع رویداد هستهای در کوتوله سفید که ستاره را کاملاً نابود نمیکند و بخشی از بقایا را باقی میگذارد، شکل میگیرد.
دانشمندان با استفاده از ابزار جدیدی به نام Keck Cosmic Web Imager (KCWI)، که یک طیفنگار پیشرفته در رصدخانه W.M. Keck در قله آتشفشانی مائونا کیا (Mauna Kea) در هاوایی است، موفق به مطالعه دقیق این فیلامنتها شدند. این ابزار میتواند منابع کمنور و دوردست نور مانند ساختارهای گازی و کهکشانی را در «شبکه کیهانی» که جهان را پر کرده، رصد کند. KCWI با توانایی خود در ضبط اطلاعات طیفی برای هر پیکسل در یک تصویر، امکان ایجاد نقشهای سهبعدی از انفجار را فراهم کرده و سرعت حرکت مواد داخل ابرنواختر را بر اساس تغییرات نوری آنها بهدست میآورد، مشابه اثر داپلر (Doppler Effect) که با تغییرات فرکانس در امواج صوتی تجربه میشود.
این مشاهدات نشان داد که فیلامنتهای سحابی Pa 30 با سرعتی حدود ۱۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه در حال حرکت هستند. پژوهشگر اصلی این تحقیق، تیم کانینگهام (Tim Cunningham) از مرکز اخترفیزیک دانشگاه هاروارد و موسسه اسمیتسونین، میگوید: این سرعتها به ما امکان میدهد تا با محاسبهای معکوس، زمان دقیق انفجار را تا سال ۱۱۸۱ میلادی تعیین کنیم.
همچنین، بقایای این ابرنواختر نامتقارن هستند که این بینظمی احتمالاً از خود انفجار سرچشمه گرفته است. فیلامنتهای اطراف این ستاره زامبی دارای لبه داخلی تیز و فاصلهدار از هسته هستند و ساختاری متفاوت و بینظیر را ایجاد کردهاند. به گفته ایلاریو کاایازو (Ilaria Caiazzo)، استاد مؤسسه علوم و فناوری اتریش (ISTA) که در کنار کانینگهام هدایت این پژوهش را برعهده داشت، این کشف نمای جدیدی از این رویداد کیهانی که تقریباً هزار سال پیش مشاهده شده، ارائه میدهد.
این ستاره مرکزی Pa 30 دمای سطحی بالایی در حدود ۲۰۰ هزار کلوین و سرعت بادهای شدید بیش از ۱۵ هزار کیلومتر بر ثانیه دارد. طیفهای بهدست آمده از این ستاره و سحابی آن فاقد هیدروژن و هلیوم هستند که در بقایای معمول ابرنواخترها مشاهده میشوند. همچنین، آنالیزهای اشعه ایکس نشاندهنده حضور خاکسترهای ناشی از سوختن کربن است که اصالت ابرنواختری این سحابی را تأیید میکند.
پژوهشگران معتقدند که Pa 30 نتیجه یک انفجار ناتمام در یک ستاره کوتوله سفید است که علیرغم وقوع ابرنواختر، تخریب کامل نیافته و در عوض یک رویداد زیرنورانی موقت بهنام ابرنواختر Iax را ایجاد کرده است. این نوع ابرنواخترها معمولاً زمانی رخ میدهند که دو ستاره کوتوله سفید با هم ادغام میشوند، اما بهطور کامل منفجر نمیشوند و بقایایی مانند این ستاره زامبی باقی میماند.
ساختار Pa 30 نیز بینظیر است، چرا که فیلامنتهای آن بهطور متقارن از ستاره مرکزی در الگوی دمهای بادخورده و دنبالهای شکل گرفتهاند که شبیه دنبالههای برخی از نواهای (Nova) ستارهای مانند GK Persei و DQ Herculis هستند. این ساختارها احتمالاً در اثر ناپایداری ریلی-تیلور (Rayleigh-Taylor Instability) که در آن سیالات با چگالیهای متفاوت برهمکنش میکنند، بهوجود آمدهاند و بادهای سریع ستاره مرکزی با شتابدهی به مواد با چگالی کمتر، این فیلامنتها را به خارج رانده است.
در طیف فروسرخ، Pa 30 یک هاله پراکنده و یک حلقه روشن کوچکتر را نشان میدهد که حدود یک دقیقه قوسی از ستاره مرکزی فاصله دارد. پژوهشگران بر این باورند که این سحابی به دلیل وجود گرد و غبار و خطوط انتشار قوی از اتمهای اکسیژن و نئون عمدتاً در طول موجهای فروسرخ میدرخشد.
مشاهدات اشعه ایکس از Pa 30 نشاندهنده وجود دو سحابی است: یک سحابی خارجی که احتمالاً محل تعامل بقایای ابرنواختر با مواد اطراف است و یک سحابی داخلی کوچکتر که منشأ آن هنوز مشخص نیست. برخی دانشمندان پیشنهاد میدهند که این ناحیه ممکن است نقطه برخورد بادهای سریع ستاره کوتوله سفید با مواد کندتر خارجشده در طول انفجار ابرنواختر باشد.
ویژگیهای خاص Pa 30 افقهای جدیدی برای مطالعه ابرنواخترها، ستارههای کوتوله سفید و فرآیندهای مرتبط با انفجارهای ستارهای باز کرده است. اخترشناسان با بررسی این بقایا امیدوارند که بینشی بیشتر درباره نیروهای شکلدهنده این رویداد کیهانی و جایگاه آن در تاریخ کهکشان ما بهدست آورند.
مطالب مرتبط
