“دست کیهانی خدا” عجیب‌تر شد!

یک تصویر ترکیبی خیره‌کننده، سحابی دست‌شکل MSH 15-52 معروف به “دست خدا (Hand of God)” را همراه با بقایای ابرنواختری که آن را به وجود آورده، به تصویر کشیده است. جمع‌آوری داده‌های پرتو ایکس از رصدخانه چاندرا ناسا با مشاهدات رادیویی آرایه تلسکوپ فشرده استرالیا، باعث کشف جزئیات تازه و ساختارهای پنهان این پدیده شده است.

در مرکز این سحابی، یک تپ‌اختر (پالسر) قرار دارد؛ یک ستاره نوترونی فوق‌العاده متراکم که با سرعت زیاد می‌چرخد و سوخت لازم برای تشکیل این سحابی را فراهم می‌کند. این سامانه فوق‌العاده زمانی شکل گرفت که یک ستاره بسیار بزرگ، سوخت هسته‌ای خود را مصرف کرد، فروپاشید و سپس در یک ابرنواختر درخشان منفجر شد.

یک دست کیهانی در فضا

در سال ۲۰۰۹، رصدخانه پرتو ایکس چاندرا تصویری چشمگیر از یک تپ‌اختر که توسط سحابی‌ای به شکل یک دست غول‌آسا احاطه شده بود، رونمایی کرد.

از زمان انتشار آن تصویر، ستاره‌شناسان با استفاده از چاندرا و سایر تلسکوپ‌های قدرتمند، به رصد این پدیده ادامه دادند. اخیراً، دانشمندان مشاهدات رادیویی جدیدی را از آرایه تلسکوپ فشرده استرالیا (ATCA) با داده‌های پرتو ایکس چاندرا ترکیب و پرتره‌ای دقیق‌تر از بقایای این انفجار ستاره‌ای ایجاد کردند که سرنخ‌های جدیدی درباره ظاهر غیرمعمول آن ارائه می‌دهد.

بینش‌های تازه از داده‌های رادیویی و پرتو ایکس

در قلب این منظره دراماتیک، تپ‌اختر B1509-58 قرار دارد، یک ستاره نوترونی که با سرعت زیاد می‌چرخد و تنها حدود ۲۰ کیلومتر عرض دارد. با وجود اندازه کوچک، این تپ‌اختر سحابی عظیمی به نام MSH 15-52 را ایجاد کرده که بیش از ۱۵۰ سال نوری (تقریباً ۹۰۰ تریلیون مایل) گسترده شده است. این ابر وسیع از ذرات پرانرژی، در نور پرتو ایکس، شکل وهم‌آلود یک دست انسان را به خود گرفته است، با یک کف دست درخشان و انگشتانی که به سمت بالا و راست کشیده شده‌اند.

خود تپ‌اختر زمانی متولد شد که یک ستاره عظیم پس از اتمام سوخت هسته‌ای‌اش، فروپاشید. این فروپاشی درونی باعث یک ابرنواختر شد که لایه‌های بیرونی ستاره را به فضا پرتاب کرد و بقایای متراکم آن را برجای گذاشت.

امروزه، B1509-58 تقریباً هفت بار در ثانیه می‌چرخد و میدان مغناطیسی آن حدود ۱۵ تریلیون برابر قوی‌تر از میدان مغناطیسی زمین تخمین زده می‌شود. این ترکیب فوق‌العاده از سرعت و مغناطیس، آن را به یکی از قوی‌ترین دینام‌های طبیعی کهکشان تبدیل کرده است، که جریان شدیدی از الکترون‌ها و ذرات دیگر را به حرکت درمی‌آورد و سحابی را تشکیل می‌دهد.

یکی از قدرتمندترین ژنراتورهای کهکشان

در این تصویر ترکیبی جدید، داده‌های رادیویی ATCA (به رنگ قرمز) با پرتوهای ایکس چاندرا (به رنگ‌های آبی، نارنجی و زرد) و همچنین یک تصویر نوری از گاز هیدروژن (طلایی) ترکیب شده است. نواحی همپوشانی داده‌های پرتو ایکس و رادیویی در MSH 15-52 به رنگ بنفش دیده می‌شوند. تصویر نوری، ستارگان موجود در میدان دید و بخش‌هایی از بقایای ابرنواختر، یعنی بقایای ابرنواختر RCW 89 را نشان می‌دهد. یک نسخه برچسب‌گذاری شده از این تصویر، ویژگی‌های اصلی آن را نشان می‌دهد.

داده‌های رادیویی از ATCA اکنون رشته‌های پیچیده‌ای را آشکار می‌کنند که با جهت‌گیری‌های میدان مغناطیسی سحابی هم‌راستا هستند و در یک تصویر تکمیلی با خطوط مستقیم سفید نشان داده شده‌اند. این رشته‌ها می‌توانند در نتیجه برخورد باد ذرات تپ‌اختر با بقایای ابرنواختر ایجاد شده باشند.

رشته‌های مرموز و میدان‌های مغناطیسی

با مقایسه داده‌های رادیویی و پرتو ایکس، محققان تفاوت‌های کلیدی بین منابع این دو نوع نور را شناسایی کردند. به طور خاص، برخی از ویژگی‌های برجسته پرتو ایکس، از جمله جت به سمت پایین تصویر و بخش‌های داخلی سه “انگشت” به سمت بالا، در امواج رادیویی شناسایی نشدند. این موضوع نشان می‌دهد که ذرات بسیار پرانرژی از یک موج شوک (مشابه با غرش صوتی یک هواپیمای مافوق صوت) در نزدیکی تپ‌اختر نشت کرده و در امتداد خطوط میدان مغناطیسی حرکت می‌کنند تا انگشتان را ایجاد کنند.

داده‌های رادیویی همچنین نشان می‌دهد که ساختار RCW 89 با بقایای ابرنواختری جوان معمولی متفاوت است. بخش زیادی از انتشار رادیویی، تکه‌تکه است و به طور دقیق با توده‌های انتشار پرتو ایکس و نوری مطابقت دارد. همچنین این انتشار فراتر از انتشار پرتو ایکس گسترش می‌یابد. همه این ویژگی‌ها این ایده را تقویت می‌کنند که RCW 89 با یک ابر متراکم از گاز هیدروژن در نزدیکی خود برخورد می‌کند.

با این حال، محققان هنوز تمام آنچه را که داده‌ها به آن‌ها نشان می‌دهند، به طور کامل درک نمی‌کنند. یکی از نقاط گیج‌کننده، مرز تیز انتشار پرتو ایکس در سمت راست بالای تصویر است که به نظر می‌رسد موج انفجار ناشی از ابرنواختر باشد. موج‌های انفجار ابرنواختری معمولاً در بقایای جوان مانند RCW 89 در امواج رادیویی درخشان هستند، بنابراین برای محققان عجیب است که هیچ سیگنال رادیویی در مرز پرتو ایکس وجود ندارد.

مرزهای گیج‌کننده و سیگنال‌های گم‌شده

MSH 15-52 و RCW 89 ویژگی‌های منحصربه‌فرد بسیاری را نشان می‌دهند که در سایر منابع جوان یافت نمی‌شود. با این حال، هنوز سؤالات بی‌پاسمانده زیادی در مورد شکل‌گیری و تکامل این ساختارها وجود دارد. برای درک بهتر تعامل پیچیده بین باد تپ‌اختر و بقایای ابرنواختر، کارهای بیشتری لازم است.

مقاله‌ای که این پژوهش را توصیف می‌کند، به سرپرستی شومن ژانگ از دانشگاه هنگ‌کنگ و با همکاری استفان سی. وای. اِن‌جی از دانشگاه هنگ‌کنگ و نیکولو بوچیانتینی از مؤسسه ملی اخترفیزیک ایتالیا، در مجله “اختر فیزیک” (The Astrophysical Journal) منتشر شده است.

منبع: Scitechdaily