ستاره‌ای اسرارآمیز در آستانه انفجار، اما چه چیزی را پنهان کرده است؟

این ستاره بخشی از یک سامانه ستاره‌ای به نام ولف-رایه ۱۰۴ (WR 104) است که به سحابی فرفره‌ای نیز شهرت دارد. اخترشناسان تأیید کرده‌اند که شکل خاص این سحابی حاصل تعامل این ستاره با همدم دوتایی آن است؛ یک ستاره همراه که در مدار این ستاره در حال مرگ قرار دارد و به تشکیل یک مارپیچ خیره‌کننده از مواد پراکنده‌شده در فضا کمک می‌کند.

این کشف، همراه با شناسایی موقعیت دقیق ستاره همدم، نشان می‌دهد که دیگر نیازی نیست نگران ابرنواختر قریب‌الوقوع WR 104 باشیم. اکنون مشخص شده است که این سامانه به گونه‌ای جهت‌گیری کرده که در صورت وقوع انفجار، انفجار پرتو گاما آن، زمین را با تابش‌های کشنده مورد اصابت قرار نخواهد داد—احتمالی که پیش‌تر باعث شده بود برخی از ستاره WR 104 با نام “ستاره مرگ” یاد کنند.

گرنت هیل، اخترشناس رصدخانه کک در آمریکا، می‌گوید:
“از دید ما روی زمین، مارپیچ غباری این سحابی کاملاً از روبه‌رو دیده می‌شود (در صفحه آسمان در حال چرخش است) و به نظر می‌رسید فرض درستی باشد که این دو ستاره نیز دقیقاً در همان صفحه در حال چرخش هستند. اما وقتی پروژه را آغاز کردم، فکر می‌کردم که تمرکز اصلی بر روی برخورد بادهای ستاره‌ای باشد و مدار ستاره‌ها نیز به‌صورت روبه‌رو قرار دارد. در عوض، متوجه موضوعی کاملاً غیرمنتظره شدم: مدار این سامانه حداقل ۳۰ تا ۴۰ درجه از صفحه آسمان انحراف دارد.”

ستارگان ولف-رایه ستاره‌هایی بسیار پرجرم، بسیار داغ و درخشان هستند که در مراحل پایانی عمر خود قرار دارند. به دلیل جرم زیاد—ستاره “مرگ” حدود ۱۳ برابر جرم خورشید است—عمر آنها کوتاه است و WR 104 تنها حدود ۷ میلیون سال قدمت دارد. در مرحله ولف-رایه، این ستاره‌ها جرم خود را با سرعت بسیار بالایی از دست می‌دهند، که این روند تحت تأثیر بادهای ستاره‌ای شدید و فشار تابشی در ستارگان داغ و درخشان رخ می‌دهد. این فرایند می‌تواند برخی از زیباترین مناظر مرگ ستاره‌ای را در کیهان رقم بزند. بادهای ستاره‌ای که از ستارگان ولف-رایه همراه با یک همدم دوتایی خارج می‌شوند، می‌توانند تحت تأثیر تعامل مداری به اشکال خیره‌کننده‌ای تبدیل شوند، مانند آنچه در سامانه‌های WR 140 و آپپ مشاهده شده است.

WR 104 نه‌تنها به دلیل نادر بودن ستارگان ولف-رایه در کهکشان، بلکه به خاطر شکل مارپیچی زیبای غبار آن که در حال گسترش در فضا است، مورد توجه ویژه‌ای قرار دارد. این مارپیچ نتیجه تعامل گرانشی با ستاره همدم است، که خود یک ستاره OB بسیار داغ، پرجرم و درخشان است و در مدار WR 104 قرار دارد.

هیل و همکارانش برای بررسی این تعامل، از داده‌های رصدخانه کک که از سال ۱۳۷۹جمع‌آوری شده‌اند، استفاده کردند. تجزیه‌وتحلیل آنها نشان داد که این دو ستاره در مداری دایره‌ای با یک دوره حدود ۲۴۱.۵۴ روز به دور هم می‌گردند و فاصله آنها تقریباً دو برابر فاصله زمین تا خورشید است. از آنجا که ستاره همدم حدود ۳۰ برابر جرم خورشید دارد، بادهای شدیدی را نیز تولید می‌کند که تحت تأثیر فشار تابشی قرار دارند. با حرکت مداری این دو ستاره، بادهای آن‌ها به هم برخورد می‌کنند و ذرات غباری را ایجاد می‌کنند که توسط نور فرابنفش گرم شده و سپس به شکل تابش گرمایی منتشر می‌شوند. این تابش توسط تلسکوپ‌های فروسرخ قدرتمند مانند آن‌هایی که در رصدخانه کک مستقر هستند، قابل آشکارسازی است.

اما بزرگ‌ترین شگفتی این پژوهش، جهت‌گیری سامانه بود. مدل‌های پیشین WR 104 نشان می‌دادند که قطب‌های هر دو ستاره دقیقاً به سمت زمین نشانه رفته‌اند. این وضعیت می‌توانست برای زمین خطرناک باشد، زیرا در هنگام انفجار یک ستاره ولف-رایه در یک ابرنواختر، معمولاً انفجار پرتو گاما از قطب‌های آن منتشر می‌شود.

اگر یکی از قطب‌های WR 104 مستقیماً به سمت زمین نشانه می‌رفت، این انفجار پرتو گاما می‌توانست لایه اوزون را از بین ببرد و زمین را در معرض یک رویداد انقراض گسترده قرار دهد. فاصله دقیق WR 104 مشخص نیست، زیرا ماهیت آن باعث می‌شود اندازه‌گیری فاصله دشوار باشد. تخمین‌ها فاصله آن را بین ۲۰۰۰ تا ۱۱۰۰۰ سال نوری قرار می‌دهند، که در پایین‌ترین مقدار خود می‌توانست تهدیدی واقعی برای زمین باشد.

اما اکنون، مشخص شده که این سامانه به گونه‌ای متمایل است که انفجارهای پرتو گاما در جهتی دیگر منتشر خواهند شد و هیچ خطری برای زمین ایجاد نمی‌کنند.

البته، انتظار می‌رود این انفجار تا چند صد هزار سال دیگر رخ دهد، اما اگر قرار باشد برای چنین رویدادی آماده شویم، بهتر است هرچه زودتر اطلاعات دقیقی در اختیار داشته باشیم.

با این حال، این کشف یک راز جدید را نیز ایجاد کرده است. با وجود اینکه قطب‌های ستاره به سمت زمین نشانه نرفته‌اند، اما مارپیچ غباری همچنان به‌صورت کاملاً روبه‌رو دیده می‌شود، که نشان می‌دهد صفحه مداری و توزیع غبار به نوعی نامنطبق هستند. هنوز مشخص نیست که چگونه چنین پدیده‌ای رخ داده است.

هیل می‌گوید:
“این یک نمونه عالی از این است که در نجوم، ما اغلب مطالعه‌ای را شروع می‌کنیم و سپس کیهان با رازهایی غیرمنتظره ما را شگفت‌زده می‌کند. ممکن است به برخی از پرسش‌ها پاسخ دهیم، اما در عین حال پرسش‌های جدیدی مطرح شوند. در نهایت، این همان روشی است که ما از طریق آن درباره فیزیک و جهانی که در آن زندگی می‌کنیم، بیشتر می‌آموزیم. در این مورد، WR 104 هنوز هم ما را شگفت‌زده خواهد کرد!”

نتایج این پژوهش در مجله ماهنامه انجمن سلطنتی نجوم منتشر شده است.