با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل و مجموعهای از ابزارهای دیگر، اخترشناسان بقایای یک انفجار ابرنواختری را در ابر ماژلانی بزرگ، کهکشانی در همسایگی راه شیری، بررسی کردند.
هرچند تلسکوپ فضایی هابل در 4 اردیبهشت ۳۵ سالگی خود را جشن گرفت، اما همچنان در حال ارائه دستاوردهای پیشگامانه در علم نجوم است.
نمونهاش: اخترشناسان با استفاده از هابل و همچنین تلسکوپهای دیگری مانند رصدخانه فضایی پرتو ایکس چاندرا ناسا، آرایه فشرده تلسکوپ استرالیا (ATCA) و تلسکوپ ۶۴ متری پارکس، به بررسی بقایای یک ابرنواختر در ابر ماژلانی بزرگ (LMC) پرداختند که یک کهکشان ماهوارهای در مدار راه شیری است.
بازمانده ابرنواختری مورد بررسی با نام MC SNR J0519–6902، نخستین بار در سال 1359 کشف شد. این بقایا دارای ساختاری حلقهای با قطری حدود ۲۶ سال نوری هستند — یعنی گسترهای که میتواند کل منظومه شمسی را حدود ۹ بار در خود جای دهد! یکی از رازهای پیرامون MC SNR J0519–6902 این است که دقیقاً چه رویداد خشونتباری آن را ایجاد کرده است. اخترشناسان مدتهاست که گمان میبرند این بازمانده ابرنواختری مربوط به انفجار یک کوتوله سفید نابود شده است، اما جزئیات دقیق این رویداد انفجاری که یک ابرنواختر نوع Ia نامیده میشود، همچنان مبهم مانده بود.
با این حال، به نظر میرسد دانشمندان اخیراً به سرنخی دست یافتهاند. رامی الصبری از دانشگاه گیفو به Space.com گفت: «ما تصاویر جدیدی با وضوح بسیار بالا از این بازمانده ابرنواختری ارائه کردهایم. همچنین اندازهگیریهای دقیقی از میزان قطبش و میدان مغناطیسی آن انجام دادهایم. به لطف وضوح بالای تصاویر جدید، موفق به شناسایی ساختاری کمرنگ در سمت شمالشرقی این بازمانده شدیم که قبلاً دیده نشده بود.»
تیم پژوهشی همچنین ابری از هیدروژن اتمی را شناسایی کرد که به نظر میرسد با این بازمانده ابرنواختری در ارتباط باشد.
خونآشام کیهانی که منفجر شد
کوتولههای سفید، اجساد ستارههایی هستند که پس از پایان عمرشان و اتمام سوخت هیدروژنی در مرکز خود، باقی میمانند. وقتی ستارههای خورشیدمانند دیگر قادر به همجوشی هیدروژن به هلیوم نباشند، فشار تابشی که در برابر گرانش درونی مقاومت میکرد، متوقف میشود.
در نتیجه، هسته ستاره به سرعت فشرده شده و لایههای بیرونی آن به بیرون پرتاب میشوند، و در نهایت یک کوتوله سفید، همچون اخگری خاموش و در حال سرد شدن، باقی میماند. برای ستارههایی مانند خورشید، این پایان ماجراست. اما حدود ۵۰٪ از ستارههای خورشیدمانند در سامانههای دوتایی وجود دارند و این زندگی دوگانه میتواند سرنوشتی هیجانانگیز و انفجاری برایشان رقم بزند.
الصبری توضیح داد: «این بازمانده به عنوان ابرنواختر نوع Ia طبقهبندی شده است. ابرنواختر نوع Ia زمانی رخ میدهد که یک کوتوله سفید در یک سامانه دوتایی منفجر شود.»
او گفت که دو سناریو اصلی برای این انفجار وجود دارد: در سناریوی نخست، کوتوله سفید همانند خونآشامی کیهانی به تدریج ماده را از ستاره همراه خود میدزدد و بر سطح خود انباشته میکند.
با تجمع این ماده، جرم کوتوله سفید به حد بحرانی ۱.۴ برابر جرم خورشید میرسد — حدی که به «حد چاندراسکار» معروف است. در این نقطه، کوتوله سفید تحت یک انفجار هستهای ترمونوکلئونی قرار گرفته و یک ابرنواختر نوع Ia ایجاد میشود.
در سناریوی دوم، هر دو ستاره سامانه به مرحله کوتوله سفید رسیدهاند و به تدریج به سمت هم مارپیچ میشوند تا سرانجام با هم برخورد کرده و ادغام شوند و این برخورد نیز یک ابرنواختر نوع Ia را ایجاد کند.
الصبری افزود: «در حال حاضر مشخص نیست کدام یک از این دو سناریو باعث شکلگیری این بازمانده خاص شده است.»
در هر دو مسیر، ابرنواختر نوع Ia باعث نابودی کامل اجرام پیشماده میشود، که در این مورد جرم آنها بین ۱.۲ تا ۴ برابر جرم خورشید تخمین زده شده است. این انفجار، پوستهای از مواد ستارهای را ایجاد کرده که با سرعت زیادی به اطراف گسترش مییابد.
هرچند منشاء دقیق این بقایای کوتوله سفید همچنان در پردهای از ابهام قرار دارد، تیم پژوهشی توانست اطلاعات دیگری درباره MC SNR J0519–6902 به دست آورد.
با بررسی قطبش نور اطراف این بازمانده و سنجش قدرت میدان مغناطیسی آن، الصبری و همکارانش دریافتند که این بقایا شباهت زیادی به بازماندههای جوان ابرنواختری در ابر ماژلانی بزرگ و خود کهکشان راه شیری دارند.
این یافتهها آنها را به این نتیجه رساند که MC SNR J0519–6902 حدود ۲ هزار سال عمر دارد و موج انفجار آن در آستانه پایان فاز گسترش آزاد خود قرار گرفته است. این وضعیت آغازی است برای مرحلهای در تحول بازماندههای ابرنواختر که “فاز سدف-تیلور” نامیده میشود — دورهای که در آن موج انفجار، مادهای از محیط میانستارهای (شامل گاز و گردوغبار) را جاروب میکند.
الصبری توضیح داد: «MC SNR J0519–6902 یکی از تنها چهار بازمانده ابرنواختری جوان شناخته شده در ابر ماژلانی بزرگ با سنی کمتر از ۲ هزار سال است.»
اما تحقیقات در این صحنه جنایت کیهانی هنوز پایان نیافته است. الصبری در پایان گفت: «ما قصد داریم با استفاده از تلسکوپ آرایه مسیریاب کیلومتر مربعی استرالیا (ASKAP) این بازمانده را رصد کنیم. دادههای وضوح بالای هیدروژن اتمی که توسط ASKAP فراهم میشود، به ما کمک میکند تا پیوند میان ابر هیدروژنی و این بازمانده را با دقت بیشتری بررسی کنیم.»
نسخه پیشچاپ این پژوهش در پایگاه داده arXiv منتشر شده است.