ستارهشناسان شواهدی پیدا کردهاند که نشان میدهد دو بقایای ابرنواختری نزدیک به یکدیگر، احتمالاً در اثر انفجار ابرنواختری هر دو ستاره یک منظومه دوتایی و در فاصله زمانی بسیار کوتاهی از یکدیگر شکل گرفتهاند؛ البته «کوتاه» از نظر مقیاسهای زمانی نجومی.
بقایای ابرنواختر یا SNRها از نظر بصری جزو چشمگیرترین اجرام آسمان هستند و معمولاً به شکل ابرهایی چندرنگ از غبار دیده میشوند که در اثر نیروی انفجار یک ستاره در حال گسترش هستند.
این اجرام برای ستارهشناسان اهمیت زیادی دارند، زیرا اطلاعات ارزشمندی درباره فرایندهایی ارائه میکنند که عناصر سنگینتر را در جهان پراکنده میکنند. این عناصر درون ستارهها شکل میگیرند و هنگام انفجار ستاره در سراسر جهان پخش میشوند.
متأسفانه این بقایا تنها حدود ۱۰۰ هزار سال دوام میآورند و سپس بهتدریج محو میشوند. هرچقدر این بازه زمانی برای انسان طولانی به نظر برسد، در مقیاس یک کهکشان چند میلیارد ساله، به این معناست که هرگز نخواهیم توانست اکثریت قریببهاتفاق بقایای ابرنواخترها را مشاهده کنیم.
ستارههای نوع O و ستارههای نوع B پرجرم، یعنی ستارههایی که به اندازه کافی بزرگ هستند تا زندگی خود را با یک ابرنواختر فروپاشی هستهای به پایان برسانند، اغلب در کنار یکدیگر شکل میگیرند. بنابراین انتظار میرود نمونههای زیادی از ابرنواخترهای دوتایی وجود داشته باشد که در آن چند ستاره تقریباً همزمان منفجر شدهاند.
بااینحال، شناسایی چنین رویدادی به شانس زیادی نیاز دارد، زیرا در بیشتر موارد، نخستین بقایای ابرنواختر پیش از انفجار دوم آنقدر محو میشوند که دیگر قابل شناسایی نیستند.
اما اکنون به نظر میرسد نخستین نمونه از چنین رویدادی را پیدا کردهایم.
میلتیادیس میکائیلیدیس از دانشگاه استنفورد به IFLScience گفت: «این فاصله زمانی میان انفجارها در مقایسه با طول عمر چند میلیون ساله ستارههای پرجرم، واقعاً بهطور شگفتانگیزی کوتاه به نظر میرسد.»
او افزود: «اگر این دو ستاره با جرمهایی بسیار مشابه متولد شده باشند، بهطور طبیعی سوخت هستهای خود را تقریباً همزمان مصرف میکنند و به پایان عمرشان میرسند.»
به گفته میکائیلیدیس، اگر این دو ستاره پیش از انفجار به یکدیگر نزدیک بوده باشند، ممکن است از طریق فرایندی به نام «انتقال جرم» مواد را با یکدیگر مبادله کرده باشند. این موضوع میتوانسته احتمال انفجار تقریباً همزمان آنها را افزایش دهد.
میکائیلیدیس همچنین اضافه کرد که در برخی موارد، ابرنواخترها ممکن است آنقدر از نظر زمانی به یکدیگر نزدیک باشند که «بقایای در حال گسترش آنها بهسرعت با یکدیگر ادغام شوند و بهجای دو جرم مجزا، مانند یک بقایای ابرنواختری واحد به نظر برسند.»
سحابی عروس دریایی که بهطور رسمی IC ۴۴۳ نام دارد، هدفی ایدهآل برای این پژوهش است. این سحابی حاصل یک انفجار ابرنواختری است که احتمالاً ۸۰۰۰ تا ۹۰۰۰ سال پیش رخ داده است. ۳۲ سال پیش، بقایای دیگری با نام G189.۶+۳.۳ نیز درست در کنار آن شناسایی شد؛ جرمی که احتمالاً بین ۲۰ هزار تا ۱۰۰ هزار سال قدیمیتر است.
نزدیکی این دو بقایای ابرنواختری در آسمان، آنقدرها هم که برای افراد غیرمتخصص در نجوم عجیب به نظر میرسد، غیرعادی نیست. بیشتر بقایای ابرنواخترها در صفحه کهکشانی قرار دارند، زیرا بخش عمده ستارههایی که در کهکشان راه شیری قادر به تولید ابرنواختر هستند، در همین ناحیه شکل میگیرند.
علاوه بر این، زمانی که G189.۶+۳.۳ کشف شد، تنها چیزی که میدانستیم این بود که از دید ما روی زمین، در نزدیکی IC ۴۴۳ قرار دارد. از نظر فاصله واقعی، این جرم میتوانست حتی دو برابر دورتر باشد.
خوشبختانه، نزدیکی آن به سحابی عروس دریایی باعث شده بود که پیش از شناسایی G189.۶+۳.۳ بهعنوان یک بقایای ابرنواختری مستقل، مشاهدات زیادی از آن انجام شده باشد.
میکائیلیدیس و همکارانش از ۱۶ سال دادههای تلسکوپ فضایی پرتو گامای فرمی و همچنین مجموعهای از ابزارهای دیگر در طول موجهای مختلف استفاده کردند. شواهد بهدستآمده از این روشهای متعدد آنها را متقاعد کرد که هر دو بقایای ابرنواختری در فاصلهای یکسان، یعنی حدود ۵۹۰۰ سال نوری از زمین، قرار دارند.
IC ۴۴۳ دارای یک ستاره نوترونی شناختهشده با نام CXOU J061705.۳+۲۲۲۱۲۷ است که اغلب تصور میشود بقایای انفجار ابرنواختری این سحابی باشد.
میکائیلیدیس به IFLScience گفت: «هنوز هیچ جرم فشردهای بهطور قطعی با بقایای ابرنواختری قدیمیتر مرتبط نشده است؛ اگرچه یک منبع پرتو ایکس کمنور بهعنوان گزینه احتمالی پیشنهاد شده، اما شواهد قانعکنندهای برای آن وجود ندارد.»
علاوه بر این، ستاره نوترونی در مرکز IC ۴۴۳ قرار ندارد و همین موضوع باعث شده است درباره اینکه آیا واقعاً بقایای همان ستاره منفجرشده است یا نه، بحثهایی شکل بگیرد.
میکائیلیدیس گفت: «ستارههای نوترونی و تپاخترهای تازهشکلگرفته در جریان انفجار، ضربهای هنگام تولد دریافت میکنند و در نتیجه با سرعتهایی که اغلب به صدها کیلومتر بر ثانیه میرسد، در فضا حرکت میکنند.»
بنابراین، اگرچه ستارههای نوترونی جوان را میتوان با بقایای ابرنواخترهای جدیدتر، مانند سحابی خرچنگ در نزدیکی آن، مرتبط کرد، اما در مورد بقایای قدیمی مانند این دو، ممکن است جرمی که آنها را ایجاد کرده، مدتها پیش از این ناحیه دور شده باشد.
مرکز تخمینی دو انفجار در حال حاضر بین ۳۰ تا ۴۸ سال نوری از یکدیگر فاصله دارد که فاصله قابلتوجهی محسوب میشود. بااینحال، میدانیم هنگامی که یکی از ستارههای یک منظومه دوتایی به ابرنواختر تبدیل میشود، ضربهای قدرتمند به ستاره همراه خود وارد میکند.
ستارههایی که در چنین رویدادهایی تحت تأثیر قرار میگیرند، میتوانند به ستارههای فوقسریع تبدیل شوند و حتی گاهی با چنان سرعتی به بیرون از کهکشان پرتاب شوند که از کهکشان خارج شوند. ستاره همراهی که جرمی مشابه ستاره منفجرشده داشته باشد، احتمالاً به چنین سرعت بسیار بالایی دست پیدا نمیکند، اما تصور اینکه این ضربه باعث شده باشد طی دهها هزار سال چنین مسافتی را طی کند، دشوار نیست.
میکائیلیدیس گفت هنوز نمیدانیم این دو ستاره پیش از انفجار تا چه اندازه به یکدیگر نزدیک بودهاند و در نتیجه مشخص نیست که آیا انتقال جرم در زمانبندی مشابه انفجارهای آنها نقش داشته است یا نه.
بااینحال، او اشاره کرد: «ستارههای پرجرم معمولاً در منظومههای دوتایی نزدیک متولد میشوند و فاصله میان آنها معمولاً از چند واحد نجومی تا حداکثر چند هزار واحد نجومی متغیر است.»
ستارههایی از این نوع در خوشههایی همراه با ستارههای غولپیکر دیگر شکل میگیرند و اگر از ابتدا به یکدیگر نزدیک نباشند، معمولاً بر اثر تأثیر گرانشی ستارههای همسایه از یکدیگر جدا میشوند.
این تیم هنوز تلاش نکرده است ویژگیهای منظومه پیش از انفجار را بازسازی کند، اما میکائیلیدیس میگوید با توجه به اطلاعاتی که این کار میتواند درباره قدرت انفجارهای ابرنواختری آشکار کند، قصد دارد در آینده چنین کاری را انجام دهد.
او به IFLScience گفت: «در نهایت، این دو جرم فرصتی منحصربهفرد فراهم میکنند تا بقایای قابل مشاهدهای را که امروز میبینیم، به تاریخ تکاملی منظومه دوتایی پرجرمی که آنها را ایجاد کرده است، مرتبط کنیم.»
«تا امروز، درک ما از این مراحل پایانی تکامل ستارهای تقریباً بهطور کامل بر مدلهای نظری و شبیهسازیهای عددی متکی بوده است.»
با توجه به نرخ وقوع ابرنواخترها در کهکشانهای مشابه، تصور میشود که باید دستکم ۱۰۰۰ بقایای ابرنواختری به اندازه کافی درخشان برای شناسایی وجود داشته باشد؛ اما تاکنون کمتر از ۴۰۰ مورد کشف شده است.
میکائیلیدیس گفت: «این مسئله اغلب با عنوان «مشکل بقایای ابرنواخترهای گمشده» شناخته میشود و یکی از موضوعات پژوهش دوره دکتری من بود.»
برخی از این اجرام ممکن است به دلیل موقعیتشان با انواع دیگر ابرهای گازی اشتباه گرفته شده باشند یا در میان غبار میانستارهای پنهان مانده باشند. میکائیلیدیس امیدوار است ابزارهای جدید با میدان دید گسترده بتوانند نمونههای بیشتری را شناسایی کنند؛ از جمله بقایایی که ممکن است حاصل انفجار ستارههای منظومههای دوتایی بوده باشند.
