در نوع کلاسیک آن، ستارهای پرجرم در واپسین مراحل زندگیاش منفجر میشود و بقایایی از گاز و غبار منبسطشونده از خود بر جای میگذارد — همراه با یک ستارهی نوترونی یا سیاهچاله.
اما همهی ابرنواخترها شبیه به هم نیستند. برخی از آنها در سامانههای دوتایی رخ میدهند و به آنها ابرنواخترهای نوع 1a گفته میشود. اکنون مشخص شده که برخی از این نوع ابرنواخترها میتوانند دوبار منفجر شوند!
اخترشناسان رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) با استفاده از تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT)، الگوهایی را کشف کردهاند که نشان میدهد یک ابرنواختر کهن از نوع 1a، دوبار منفجر شده است. این بازماندهی ابرنواختر که SNR 0509-67.5 نام دارد، در فاصلهای حدود ۱۶۰٬۰۰۰ سال نوری از ما در ابر ماژلانی بزرگ قرار دارد.
نتایج این کشف در پژوهشی جدید با عنوان «کلسیم در بازماندهی یک ابرنواختر بهعنوان اثر انگشت انفجار زیر-جرم چاندراسخار» در مجله Nature Astronomy منتشر شده است. نویسندهی اصلی، پریام داس، دانشجوی دکتری در دانشگاه نیو ساوت ولز در کانبرا، استرالیا است.
در ابرنواخترهای نوع 1a، همواره یک طرف ماجرا کوتولهی سفید است — یعنی ستارهای که پس از پایان عمرش، نه بهاندازهای پرجرم بوده که به ستارهی نوترونی یا سیاهچاله تبدیل شود. خورشید خود ما هم در آینده به یک کوتوله سفید تبدیل خواهد شد.
این کوتوله سفید، با کشش گرانشی شدید خود، گازهایی را از ستارهی همراه خود جذب میکند. اگر جرم آن بهاندازهی کافی افزایش یابد، آستانهای را پشت سر میگذارد و بهصورت ناگهانی واکنشهای همجوشی آغاز میشود و انفجاری مهیب رخ میدهد.
با اینکه این ابرنواخترها نقش کلیدی در شکلگیری آهن در کیهان و حتی در مطالعات انرژی تاریک دارند، هنوز مکانیزم دقیق انفجار آنها یکی از رازهای حلنشدهی اخترفیزیک باقی مانده است.
پژوهشگران در مقالهشان مینویسند:
«ابرنواخترهای نوع 1a نقش بنیادی در کیهانشناسی و تولید بیش از نیمی از آهن کهکشان ما دارند. با اینحال، شناخت کامل از سامانههای منشأ و مکانیزم آغازگر این انفجارها، همچنان یک چالش اساسی باقی مانده است.»
مدل کلاسیک، انفجار در جرم چاندراسخار (~۱.۴ برابر جرم خورشید) را مطرح میکند. اما مشاهدات اخیر نشان میدهند که بسیاری از ابرنواخترهای نوع 1a پیش از رسیدن به این حد جرم نیز منفجر میشوند — که به آنها «ابرنواخترهای زیر-چاندراسخار» گفته میشود.
مدل جدیدی برای این پدیده پیشنهاد شده به نام مدل انفجار دوتایی (double-detonation). در این مدل، کوتوله سفید نخست مقدار زیادی هلیوم جذب میکند که به انفجاری اولیه منجر میشود. این انفجار، موجی ضربهای را هم به بیرون و هم به درون میفرستد.
از آنجا که هستهی کوتوله سفید از کربن و اکسیژن تشکیل شده، این موج ضربهای درونی هسته را فشرده میکند و در صورت کافی بودن انرژی، انفجار دوم رخ میدهد — از این رو به آن “انفجار دوتایی” میگویند.
پیشتر این مدل بهصورت نظری پیشبینی شده بود، اما تاکنون شواهد تصویری روشنی از آن در دست نبود. اخترفیزیکدانان پیشبینی کرده بودند که چنین انفجاری، اثر انگشتی شیمیایی خاصی بهجا میگذارد:
دو پوستهی جداگانه از کلسیم.
منحنیهای روی تصویر، دو پوستهی هممرکز از کلسیم را نشان میدهند که در دو انفجار جداگانه هنگام مرگ ستاره، چند صد سال پیش، به بیرون پرتاب شدهاند.
(ESO / P. Das و همکاران، Nature Astronomy، ۲۰۲۵)
اکنون، تیم تحقیقاتی با استفاده از ابزار طیفنگار MUSE در تلسکوپ VLT موفق به رصد دو پوستهی متمایز از کلسیم یونیزهشده (Ca XV) و یک پوسته از گوگرد (S XII) در بازماندهی ابرنواختر SNR 0509-67.5 شدهاند.
این شواهد، نخستین تأیید تصویری از مدل انفجار دوتایی را فراهم میکنند.
به گفتهی ایوو زایتِنتساهل، یکی از نویسندگان مقاله:
«این یافته، نشان میدهد که کوتولههای سفید میتوانند پیش از رسیدن به جرم چاندراسخار منفجر شوند و مکانیزم انفجار دوتایی واقعاً در طبیعت رخ میدهد.»
این مدل، میتواند تنوع در روشنایی و طیف نوری ابرنواخترهای نوع 1a را توضیح دهد و نشان دهد چگونه ستارههای دوتایی با ترکیبات و جرمهای مختلف میتوانند به این نوع انفجارها منجر شوند.
در پایان مقاله حتی اشاره میشود که ابرنواختر چهارگانه (چهار انفجار پیاپی!) نیز ممکن است زمانی رخ دهد که دو کوتوله سفید با یکدیگر برخورد کرده و هر دو دچار انفجار دوتایی شوند. به گفتهی نویسندگان:
«شبیهسازیهای چندبعدی اخیر نشان دادهاند که در سناریوی برخورد دو کوتوله سفید، هر دو ستاره میتوانند دچار انفجار دوتایی شوند — و این میتواند منجر به ساختاری دوپوستهای از کلسیم شود، همانند آنچه در این پژوهش دیدهایم.»
درک بهتر این ابرنواخترها برای علم بسیار حیاتی است.
ابرنواخترهای نوع 1a شمع استاندارد در نردبان فاصلهسنجی کیهانی هستند و مطالعهی آنها میتواند به درک بهتر انرژی تاریک کمک کند — نیرویی که عامل شتابگرفتن انبساط کیهان است.
همچنین، این انفجارها منبع اصلی تولید آهن در کیهاناند.
زمین ما حدود ۳۲٪ جرم خود را از آهن تشکیل داده، و بدون آهن، سیارات سنگی و حتی حیاتِ ما (بهواسطه انتقال اکسیژن در خون) نمیتوانست شکل گیرد.
بنابراین، شناخت منشأ این عنصر، بخشی از شناخت معماری کلی طبیعت است.