طبقه‌بندی بیش از ۱۰,۰۰۰ ستاره منفجر شده توسط Zwicky

چگونه غیر از این می‌توانند باشند؟ ابرنواخترها نقشی کلیدی در جهان ایفا می‌کنند و در پایان‌های پرانرژی و مخرب خود تأثیر عمیقی بر کهکشان‌ها می‌گذارند.

در سراسر جهان انواع مختلفی از ابرنواخترها با پیش‌زمینه‌ها و باقی‌مانده‌های متفاوت وجود دارد. تلسکوپ “Zwicky Transient Facility” توانسته است ۱۰۰,۰۰۰ ابرنواختر را شناسایی کرده و بیش از ۱۰,۰۰۰ مورد از آن‌ها را طبقه‌بندی کند.

Zwicky Transient Facility (ZTF)، که به نام ستاره‌شناس پرکار سوئیسی “فریتز زویکی” نام‌گذاری شده، یک پروژه‌ی بررسی نجومی میدان گسترده است. زویکی در دهه ۱۳۰۸ هجری شمسی به همراه همکارش والتر باد اصطلاح “ابرنواختر” را برای توصیف تبدیل ستارگان رشته اصلی به ستارگان نوترونی ابداع کرد. در دهه ۱۳۱۸، زویکی و همکارش سیستم مدرن طبقه‌بندی ابرنواخترها را توسعه دادند. این تلسکوپ به افتخار این دستاوردها و سایر مشارکت‌های علمی زویکی نام‌گذاری شده است. (زویکی همچنین انسانی خیرخواه و فیلسوف بود.)

ZTF به مشاهده در طول‌موج‌های نوری و مادون قرمز می‌پردازد و برای کشف اجرام گذرا با استفاده از تلسکوپ “ساموئل اوشین” در رصدخانه “پالومار” در کالیفرنیا ساخته شده است. اجرام گذرا به اجرامی اطلاق می‌شود که روشنایی آن‌ها به‌سرعت تغییر می‌کند یا جابه‌جا می‌شوند. ابرنواخترها جابه‌جا نمی‌شوند، اما روشنایی‌شان به‌طور چشمگیری تغییر می‌کند، به‌طوری که می‌توانند برای ماه‌ها کل کهکشان میزبان خود را تحت‌الشعاع قرار دهند.

در سال ۱۳۹۵، ZTF پروژه‌ای به نام “بررسی روشنایی اجرام گذرا” (BTS) را آغاز کرد که به جستجوی ابرنواخترها اختصاص دارد. این پروژه بزرگ‌ترین بررسی طیف‌نگاری ابرنواخترها تا کنون است. BTS تاکنون ۱۰۰,۰۰۰ ابرنواختر احتمالی کشف کرده و بیش از ۱۰,۰۰۰ مورد از آن‌ها بر اساس فاصله، نوع، کمیابی و روشنایی طبقه‌بندی شده‌اند. این دسته‌بندی‌ها داده‌های غنی فراهم می‌کنند که برای تحقیقات آینده بسیار مفید خواهند بود.

به گفته “کریستوفر فرملینگ”، ستاره‌شناس مؤسسه فناوری کالیفرنیا و سرپرست BTS، “در جهان تریلیون‌ها ستاره وجود دارند و تقریباً هر ثانیه یکی از آن‌ها منفجر می‌شود. رسیدن به ۱۰,۰۰۰ طبقه‌بندی شگفت‌انگیز است، اما چیزی که باید جشن بگیریم پیشرفت خارق‌العاده ما در توانایی مشاهده اجرام گذرا در آسمان و داده‌های ارزشمندی است که این تلاش فراهم کرده است.”

پروژه دسته‌بندی ابرنواخترها از سال ۱۳۹۰ آغاز شد، زمانی که پایگاه‌های داده نجومی شروع به ثبت رسمی آن‌ها کردند. از آن زمان تاکنون، نزدیک به ۱۶,۰۰۰ ابرنواختر شناسایی شده‌اند که بیش از ۱۰,۰۰۰ مورد از آن‌ها توسط ZTF کشف شده‌اند.

کشف اولین ابرنواختر ثبت‌شده به سال ۱۸۵ میلادی بازمی‌گردد، زمانی که ستاره‌شناسان چینی ظهور “ستاره مهمان” را در آسمان ثبت کردند که برای هشت ماه می‌درخشید. در دو هزار سال بعد، اکتشافات بیشتری انجام شده است. سال ۱۳۶۵ نقطه عطفی در علم ابرنواخترها بود، زمانی که ستاره‌ای عظیم در “ابر ماژلانی بزرگ” منفجر شد. این ابرنواختر، SN 1987A، نخستین انفجاری بود که پس از اختراع تلسکوپ مشاهده شد و اولین شناسایی مستقیم نوترینوها از یک ابرنواختر به شمار می‌رفت.

هر شب، ZTF صدها هزار رویداد از سیارک‌های کوچک منظومه شمسی تا انفجارهای پرقدرت پرتو گاما در جهان دوردست را شناسایی می‌کند. این پروژه از دو تلسکوپ برای “دسته‌بندی” ابرنواخترها و اجرام گذرا استفاده می‌کند. تلسکوپ “ساموئل اوشین” با دوربین ۶۰ مگاپیکسلی خود هر دو شب یک‌بار آسمان مرئی را تصویربرداری می‌کند. اخترشناسان با تفاضل تصاویر از همان بخش آسمان، رویدادهای جدید را شناسایی می‌کنند.

تصاویر مهم به تلسکوپ دیگر ZTF، “دستگاه توزیع انرژی طیفی” (SEDM)، ارسال می‌شود. این طیف‌نگار روباتیک روی تلسکوپ ۶۰ اینچی پالومار فعالیت می‌کند.

“ما اطلاعات روشنایی حاصل از دوربین ZTF را با داده‌های SEDM ترکیب می‌کنیم تا منبع و نوع اجرام گذرا را شناسایی کنیم. اخترشناسان این فرایند را طبقه‌بندی اجرام گذرا می‌نامند.” این توضیح را “یو-جینگ چین”، محقق پسادکترا در مؤسسه فناوری کالیفرنیا و مسئول عملیات روزانه BTS، ارائه داد.

ZTF چنان تعداد زیادی جرم گذرا شناسایی می‌کند که مدیریت آن‌ها برای اخترشناسان دشوار است. بنابراین، در سال‌های اخیر، ابزارهای یادگیری ماشین برای تحلیل داده‌های SEDM و طبقه‌بندی اجرام توسعه یافته‌اند. در سال ۱۴۰۲، سیستم BTSBot برای مدیریت این جریان داده‌ها به کار گرفته شد.

به گفته “نبیل رحمت‌الله”، دانشجوی دکترا از دانشگاه نورث‌وسترن و توسعه‌دهنده BTSBot، “از زمانی که BTSBot آغاز به کار کرده، تقریباً نیمی از روشن‌ترین ابرنواخترهای ZTF را پیش از انسان شناسایی کرده است.”

اکتشافات ZTF شامل ابرنواخترهای برجسته‌ای نیز بوده است، از جمله هزاران مورد از نوع 1a، که در سیستم‌های دوتایی شامل یک کوتوله سفید رخ می‌دهند. یکی از آن‌ها، SN 2022qmx، به طرز غیرمعمولی روشن بود، زیرا کهکشانی میانجی نور آن را ۲۴ برابر روشن‌تر کرده بود.

به زودی، ZTF با رصدخانه قدرتمند “ورا روبین” همکاری خواهد کرد. این رصدخانه در سال‌های ۱۴۰۴ و ۱۴۰۵ عملیات خود را آغاز خواهد کرد و میلیون‌ها ابرنواختر را شناسایی خواهد کرد. ابزارهای یادگیری ماشینی ZTF در این پروژه نقش کلیدی خواهند داشت.

“دوره‌ای که ZTF و ورا روبین همزمان فعالیت کنند، زمانی بسیار هیجان‌انگیز برای اخترشناسان خواهد بود.” این جمله را “مانسی کاسلیوال”، استاد نجوم مؤسسه فناوری کالیفرنیا، بیان کرد.

آینده نجوم زمان-دامنه روشن و پرامید به نظر می‌رسد.