تلسکوپ جیمز وب، مرگ یک ستاره را در میان مه غبار به تصویر کشید
تلسکوپ جیمز وب ستارهای در حال نابودی را در دل غبارهای ضخیم کیهانی آشکار کرد
«ابطالجوزا (Betelgeuse) شناختهشدهترین ابرغول سرخ است. در سالهای اخیر، کاهش درخشندگی آن باعث شد برخی گمانهزنیها دربارهی زمان انفجار احتمالی آن بهصورت یک ابرنواختر مطرح شود. پژوهشها نشان دادهاند که این کمنور شدن در نتیجهی افزایش میزان غبار و جذب نوری ناشی از آن بوده است.
اعتبار تصویر: آندریا دوپری (مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونیان)، رونالد گیلیلند (مؤسسه علوم تلسکوپ فضایی – STScI)، ناسا و آژانس فضایی اروپا (ESA).»
همهی ستارگان سرنوشت طولانی و آرامی مانند خورشید ما ندارند تا میلیاردها سال بدرخشند، سیاراتی پیرامون خود داشته باشند و در پایان عمر، به کوتولهای سفید بدل شوند که باقیماندهی انرژی خود را بهآرامی در فضا منتشر میکند. بخش بزرگی از ستارگان هرگز چنین فرصت طولانیای نمییابند. آنها در پایان زندگیشان با انفجارهایی فاجعهبار و ناگهانی از میان میروند.
یکی از این دسته ستارگان، ابرغولهای سرخ (Red Supergiants) هستند. این ستارگان از ستارگان بسیار پرجرم دنبالهی اصلی با جرمی بین ۸ تا ۴۰ برابر جرم خورشید بهوجود میآیند. در نهایت، زمانی که سوخت هیدروژنی خود را بهطور کامل مصرف میکنند، به همجوشی هلیوم و سپس عناصر سنگینتر روی میآورند. این فرایند تا آنجا ادامه مییابد که هستهی آنها ناپایدار شده و سرانجام در قالب ابرنواختر (Supernova) منفجر میشوند. بر اساس مدلهای کیهانشناسی، بیشتر ابرنواخترهای فروپاشیهستهای از این نوع هستند.
اما یک مشکل اساسی وجود دارد: اخترشناسان نمیتوانند آنها را ببینند.
در پژوهشی تازه که در مجلهی معتبر Astrophysical Journal Letters منتشر شده، اخترشناسان موفق به مشاهدهی یک ابرغول سرخ در حال انفجار شدند که درون لایهای ضخیم از غبار پنهان شده بود. این مقاله با عنوان «ابرنواختر نوع دوم SN 2025pht در کهکشان NGC 1637: نخستین شناسایی ستارهی مولد ابرنواختر توسط تلسکوپ جیمز وب» منتشر شده است. نویسندهی اصلی این پژوهش، چارلز کیلپتریک، استادیار پژوهشی در مرکز پژوهشهای میانرشتهای اخترفیزیک دانشگاه نورثوسترن است.
کشف این ستارهی در حال مرگ، نتیجهی همکاری دو ابزار بزرگ اخترشناسی است: تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و تلسکوپ فضایی هابل (HST). تصاویر بایگانیشدهی هابل از کهکشان میزبان این ابرنواختر، به پژوهشگران اجازه داد تا پیش از وقوع انفجار، چهرهی ستارهی مادر را مشاهده کنند. این ستاره در کهکشان مارپیچی NGC 1637، در فاصلهای حدود ۳۲ میلیون سال نوری از زمین قرار دارد.
در بخشی از مقاله آمده است: «ما تصویربرداری و طیفسنجی پس از انفجار و نیز تصاویر پیش از انفجار SN 2025pht را در کهکشان NGC 1637 در فاصلهی ۱۲ مگاپارسک ارائه میدهیم. این کهکشان در چندین بازهی زمانی توسط تلسکوپهای هابل و جیمز وب مورد مشاهده قرار گرفته بود، از ۳۱ تا ۰٫۷ سال پیش از کشف این رویداد.»
اهمیت این کشف در ارتباط با مسئلهای است که اخترشناسان آن را «مسئلهی ابرغول سرخ» (Red Supergiant Problem) مینامند.
بر اساس نظریههای دقیق اخترفیزیکی، ستارگان پرجرم باید زندگی خود را بهعنوان ابرغولهای سرخ به پایان برسانند و سپس بهصورت ابرنواختر منفجر شوند. با این حال، شواهد رصدی کافی برای تأیید این مدلها وجود ندارد. ستارگانی که تاکنون مشاهده شدهاند، معمولاً کمنورتر از مقدار پیشبینیشده در نظریهها هستند. در حالی که انتظار میرود چنین ستارگانی درخشش نوری معادل ۵۰۰٬۰۰۰ برابر خورشید داشته باشند، مشاهدات معمولاً تا حدود ۳۰۰٬۰۰۰ تا ۳۵۰٬۰۰۰ برابر درخشندگی خورشید محدود میشوند.
این تصویر، نمای ترکیبی از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و هابل را از کهکشان مارپیچی NGC 1637 نشان میدهد، که ناحیهی مورد نظر در گوشهی بالایی سمت راست مشخص شده است. سه پنل دیگر در پایین، نمایی دقیق از یک ستارهی ابرغول سرخ را پیش و پس از انفجار آن نشان میدهند. این ستاره در تصویر هابل، پیش از انفجار قابل مشاهده نیست، اما در تصویر جیمز وب ظاهر شده است. نمای هابل در ژوئیه ۲۰۲۵ نیز درخشش بقایای حاصل از این انفجار را نشان میدهد. اعتبار تصویر: ناسا (NASA)، آژانس فضایی اروپا (ESA)، آژانس فضایی کانادا (CSA)، مؤسسه علوم تلسکوپ فضایی (STScI)، چارلز کیلوپاتریک (دانشگاه نورثوسترن) و آسوین سورش (دانشگاه نورثوسترن).
برای این ناسازگاری چند توضیح احتمالی وجود دارد. شاید این ستارگان در مراحل پایانی عمرشان جرم خود را با سرعتی بیش از حد تصور از طریق بادهای ستارهای از دست میدهند؛ و چون درخشندگی به جرم وابسته است، کاهش جرم باعث کاهش نور میشود. یا شاید اختلاط داخلی و همرفت درون ستاره بهدرستی در مدلهای نظری درک نشده است.
توضیح دیگر این است که بیشتر ابرغولهای سرخ در سیستمهای دوتایی قرار دارند و برهمکنش میان دو ستاره میتواند درخشندگی را تغییر دهد. و البته ممکن است مسئله بسیار سادهتر باشد: شاید این ستارگان در لایههایی از غبار کیهانی پنهان شدهاند و در نتیجه ابزارهای نوری قادر به مشاهدهی آنها نبودهاند.
تلسکوپ جیمز وب دقیقاً برای چنین مواردی طراحی شده است — برای دیدن درون غبار. این تلسکوپ فروسرخ قدرتمند توانست در این پژوهش، پوستهی غباری اطراف ستاره را بشکافد و در نتیجه، بخشی از «مسئلهی ابرغول سرخ» را روشن کند. البته نباید نقش هابل را فراموش کرد؛ چرا که بدون دادههای چند دههای آن، جیمز وب بهتنهایی نمیتوانست این کشف را انجام دهد.
کیلپتریک در مصاحبهای گفت:
«برای چندین دهه تلاش کردیم تا بفهمیم انفجار یک ابرغول سرخ دقیقاً چه شکلی است. حالا با دادههای بینظیر و مشاهدات فروسرخ جیمز وب، میتوانیم با دقت بالا نوع ستارهای را که منفجر شده و محیط اطراف آن را مشخص کنیم. سالها منتظر چنین رویدادی بودیم — اینکه ابرنواختری در کهکشانی منفجر شود که جیمز وب پیشتر آن را رصد کرده بود. با ترکیب دادههای هابل و جیمز وب، برای نخستین بار توانستیم این ستاره را بهطور کامل شناسایی کنیم.»
داستان علمی این کشف از ۲۹ ژوئن ۲۰۲۵ آغاز شد، زمانی که پروژهی All-Sky Automated Survey of Supernovae رویداد SN 2025pht را شناسایی کرد. پژوهشگران تصاویر پیش از انفجار از هابل و تصاویر پس از انفجار از جیمز وب را با یکدیگر مقایسه کردند و موفق شدند ستارهی مادر را جدا کنند. با وجود درخشندگی بسیار زیادش، بیشتر نور آن توسط لایهی ضخیم غبار کاهش یافته بود. این ستاره حدود ۱۰۰٬۰۰۰ برابر خورشید درخشانتر بود، اما غبار باعث شد نور آن در محدودهی مرئی تا صد برابر تضعیف شود. چون غبار بهویژه نور آبیتر را مسدود میکند، ستاره در تصاویر بهشدت سرخرنگ دیده میشد — ترکیبی از درخشندگی زیاد و رنگی سرخ عمیق.
یکی از نویسندگان همکار، آسوین سورش، دانشجوی دکتری فیزیک و نجوم در دانشگاه نورثوسترن، گفت:
«این سرخترین و غبارآلودترین ابرغول سرخی است که تاکنون دیدهایم در حالی که بهصورت ابرنواختر منفجر میشود.»
این تصویر طیف SN 2025pht را که با تلسکوپ کک (Keck) بهدست آمده، در مقایسه با طیف یک ابرنواختر شناختهشده به نام SN 2004et نشان میدهد. این مقایسه به اخترشناسان کمک کرد تا تأیید کنند آنچه مشاهده میکردند، واقعاً یک ابرنواختر بوده است. اعتبار تصویر: کیلوپاتریک و همکاران، ۲۰۲۵، مجله Astrophysical Journal Letters (ApJL).
کیلپتریک افزود:
«SN 2025pht شگفتانگیز است، زیرا بسیار سرختر از هر ابرغول سرخ دیگری است که تاکنون در انفجارش شاهد بودهایم. این به ما میگوید که شاید انفجارهای پیشین بسیار پرنورتر از چیزی بودهاند که تصور میکردیم، چون در آن زمان دادههای فروسرخ باکیفیت مانند جیمز وب در اختیار نداشتیم.»
بسیاری از اخترفیزیکدانان از مدتها پیش باور داشتند که غبار عامل اصلی پنهانماندن ابرغولهای سرخ پرنور است. اگر غبار اطراف این ستارگان ضخیمتر از حد انتظار باشد، طبیعی است که آنها کمنورتر بهنظر برسند. کیلپتریک، که از چهرههای برجسته در زمینهی پژوهش دربارهی تولد و مرگ ستارگان است، مدتها از این فرضیه دفاع کرده بود. او در ادامه گفت: «مدتها از این دیدگاه دفاع میکردم، اما حتی من هم انتظار نداشتم نمونهای به این حد شدید مانند SN2025pht ببینم. این کشف توضیح میدهد که چرا ابرغولهای پرجرمتر در مشاهدات غایباند — چون بهطور طبیعی غبارآلودتر هستند.»
جیمز وب همچنین توانست ترکیب شیمیایی غبار اطراف ستاره را شناسایی کند. در حالی که اغلب ابرغولهای سرخ، غباری از جنس سیلیکاتهای غنی از اکسیژن تولید میکنند، در این مورد خاص، غبار اطراف SN2025pht بهطور غیرمنتظرهای غنی از کربن بود. پس از پایان همجوشی هیدروژن، این ستارگان وارد مرحلهی همجوشی هلیوم میشوند که منجر به تولید کربن میگردد. احتمالاً در این مورد، جریانهای همرفتی قدرتمند باعث شدهاند که کربن از اعماق ستاره به سطح برسد.
در مقالهی پژوهشی اشاره شده که بادهای ستارهای فوقالعاده قوی یا فورانهای شدید سطحی میتوانند عامل افزایش کربن در غبار پیرامون ستاره باشند. این پدیده پیامدهای مهمی برای درک چگونگی شکلگیری مادهی پیرامون ستارگان در حال انفجار دارد و میتواند در شناسایی بهتر چنین اجرامی در آینده مؤثر باشد.
نویسندگان مینویسند: «اگر این سازوکار انرژی کافی برای انتقال مواد پس از سوختن هلیوم از لایههای زیرین پوستهی همرفتی ابرغول داشته باشد، میتواند هم حضور و هم ترکیب شیمیایی مادهی پیرامونی اطراف ستارههای پیشابرنواختری مانند SN 2025pht را توضیح دهد.»
کیلپتریک میگوید:
«طولموجهای فروسرخی که ما مشاهده کردیم با ویژگی خاصی در طیف غبار سیلیکاتی همپوشانی دارد. این موضوع نشان میدهد که بادهای ستارهای در این نمونه بسیار غنی از کربن و فقیر از اکسیژن بودهاند، که برای ابرغولی با این جرم واقعاً غیرمنتظره است.»
این کشف، نخستین باری است که اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ جیمز وب توانستهاند ستارهی مولد یک ابرنواختر را شناسایی کنند. اکنون گروه پژوهشی کیلپتریک در جستوجوی ابرغولهای سرخ دیگری است که در آینده ممکن است بهصورت ابرنواختر منفجر شوند.
او میگوید:
«با پرتاب تلسکوپ جیمز وب و بهزودی تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن، دوران هیجانانگیزی برای مطالعهی ستارگان پرجرم و منشأ ابرنواخترها آغاز شده است. کیفیت دادهها و یافتههای جدید از هر آنچه در ۳۰ سال گذشته دیدهایم فراتر خواهد رفت.»
تلسکوپ نانسی گریس رومن میدان دیدی حدود صد برابر بزرگتر از جیمز وب خواهد داشت و میتواند در مقیاس وسیعتری از آسمان جستوجو کند تا الگوها و اجرام نادر را بیابد. با وجود پیشرفت پروژه، برخی تهدیدها برای لغو آن از سوی سیاستمداران وجود داشته است، اما برنامهریزیها همچنان برای پرتاب در اواخر سال ۲۰۲۶ ادامه دارد.
در پایان مقاله آمده است: «SN 2025pht آغازگر دوران تازهای در مطالعهی ستارگان مولد ابرنواختر با استفاده از جیمز وب است.» ابزارهای NIRCam و MIRI این تلسکوپ، پوشش طولموجی گسترده و فوتومتری دقیق فراهم میکنند که به اخترشناسان امکان میدهد جزئیات بیشتری از ویژگیهای غبار پیرامون ابرغولهای سرخ بهدست آورند.
نویسندگان نتیجه میگیرند:
«با پاسخدادن به پرسشهای دیرینه دربارهی وضعیت نهایی ستارگان پرجرم، اکنون میتوانیم فاصلهی میان مشاهدات مستقیم از ستارگان مولد ابرنواختر و شواهد غیرمستقیم حاصل از منحنیهای نوری اولیه و طیفهای لحظهای آنها را پر کنیم.»
دانشجوی دکتری ژئوفیزیک گرایش لرزه شناسی هستم. ژئوفیزیک به بررسی ابعاد زمین و اتفاقاتی مانند زلزله و لرزه هایی که توسط فعالیت انسان بهوجود میآید، می پردازد. فعالیت در حوزه زمین و فضا از علاقه مندی ام است.
