در یک مشاهده بی‌سابقه، ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) توانستند انفجار یک ستاره عظیم را در همان لحظه‌ای که از سطح آن فوران کرد، ثبت کنند، اتفاقی که در تاریخ کیهانی برای اولین بار رخ می‌دهد!
یک نگاه نادر به آخرین لحظات یک ستاره
مشاهدات سریع با تلسکوپ بسیار بزرگ ESO توانست مرگ انفجاری یک ستاره عظیم را در لحظه‌ای که فوران از سطح آن در حال خروج بود، ثبت کند. برای نخستین بار، ستاره‌شناسان توانستند شکل یک ابرنواختر را در این لحظه زودگذر و آغازین آشکار کنند. این فاز کوتاه در عرض یک روز ناپدید می‌شد، اما حاوی سرنخ‌های کلیدی در مورد اینکه چگونه ستارگان غول‌پیکر با انفجارهایی قدرتمند به زندگی خود پایان می‌دهند، است.
مسابقه با زمان برای ثبت انفجار کیهانی
زمانی‌که ابرنواختر با نام SN 2024ggi در شب ۱۰ آوریل ۲۰۲۴ به وقت محلی شناسایی شد، یی یانگ، استادیار دانشگاه تسینگهوا در پکن، چین، و نویسنده اصلی این مطالعه، تازه پس از پروازی طولانی به سانفرانسیسکو رسیده بود. او با درک اهمیت این رویداد، به‌سرعت دست به کار شد. در عرض ۱۲ ساعت، او پیشنهادی را به رصدخانه جنوبی اروپا ارائه کرد. پس از تأیید سریع، ESO تلسکوپ VLT خود در شیلی را در تاریخ ۱۱ آوریل، تنها ۲۶ ساعت پس از شناسایی اولیه، به سمت این ابرنواختر تازه کشف شده چرخاند.
یک ابرنواختر نزدیک و فرصتی طلایی
SN 2024ggi در کهکشان NGC 3621 واقع در صورت فلکی هایدرا قرار دارد، که حدود ۲۲ میلیون سال نوری از ما فاصله دارد— یک فاصله نسبتاً کوتاه در مقیاس کیهانی. تیم بین‌المللی با در اختیار داشتن تجهیزات و زمان‌بندی مناسب، می‌دانست که فرصتی نادر برای ثبت ساختار انفجار در حال وقوع دارند.
دیتریش باده، ستاره‌شناس ESO در آلمان و یکی از نویسندگان این مطالعه که امروز (۱۲ نوامبر) در مجله Science Advances منتشر شده است، می‌گوید:
اولین مشاهدات VLT فازی را ثبت کرد که در آن مواد شتاب‌گرفته توسط انفجار نزدیک مرکز ستاره، از سطح ستاره بیرون زدند. برای چند ساعت، هندسه ستاره و انفجار آن می‌توانستند همزمان مشاهده و شدند.
بررسی هندسه یک انفجار ستاره‌ای
یانگ توضیح می‌دهد:
هندسه یک انفجار ابرنواختر اطلاعات اساسی در مورد تکامل ستارگان و فرآیندهای فیزیکی منجر به این آتش‌بازی‌های کیهانی فراهم می‌کند.
فرآیند دقیق این انفجارها که در ستارگانی با جرمی بیش از هشت برابر خورشید رخ می‌دهد، یکی از پرسش‌های بزرگ حل‌نشده نجوم باقی مانده است. ستاره‌ای که SN 2024ggi را به وجود آورد، یک ابَرغول سرخ بود، تقریباً ۱۲ تا ۱۵ برابر جرم خورشید و ۵۰۰ برابر شعاع آن، که آن را به یک نمونه کلاسیک از آخرین لحظات یک ستاره عظیم تبدیل می‌کند.
چگونه ستارگان عظیم می‌میرند؟ فروپاشی، موج ضربه و تولد دوباره!
در طول عمر یک ستاره، تعادلی تقریباً کامل بین گرانش (که به داخل می‌کشد) و فشار حاصل از همجوشی هسته‌ای (که به بیرون فشار می‌دهد) حفظ می‌شود. هنگامی‌که سوخت هسته ستاره تمام می‌شود، این تعادل فرو می‌ریزد. مرکز ستاره تحت وزن خود تسلیم می‌شود، در حالی‌که لایه‌های اطراف به سمت هسته سقوط کرده، جهش می‌کنند و یک موج ضربه‌ای قوی را به سمت بیرون می‌فرستند که ستاره را متلاشی می‌کند.
هنگامی‌که این موج ضربه‌ای به سطح می‌رسد، حجم عظیمی از انرژی آزاد می‌کند. ستاره به‌طور چشمگیری درخشان می‌شود و به‌صورت یک ابرنواختر قابل مشاهده می‌گردد. برای مدت کوتاهی، ستاره‌شناسان می‌توانند شکل اولیه فوران انفجار را قبل از تعامل با مواد اطراف آن مطالعه کنند.
کشف رازها با «طیف‌سنجی قطبش‌سنجی» (Spectropolarimetry)
ستاره‌شناسان با استفاده از VLT متعلق به ESO، این مشاهده را برای اولین بار از طریق تکنیکی به نام «طیف‌سنجی قطبش‌سنجی» به دست آوردند. لیفان ونگ، یکی از نویسندگان و استاد دانشگاه A&M تگزاس در ایالات متحده، که در ابتدای کار خود به عنوان ستاره‌شناس در ESO دانشجو بود، می‌گوید:
طیف‌سنجی قطبش‌سنجی اطلاعاتی در مورد هندسه انفجار ارائه می‌دهد که انواع دیگر مشاهدات نمی‌توانند، زیرا مقیاس‌های زاویه‌ای (اندازه‌های ظاهری) بیش از حد کوچک هستند.
اگرچه ستاره در حال انفجار به صورت یک نقطه نورانی واحد دیده می‌شود، اما الگوهای قطبش آن جزئیات پنهانی در مورد شکلش را آشکار می‌کنند، که تیم با موفقیت آن‌ها را رمزگشایی کرد.
ذرات نور (فوتون‌ها) دارای خاصیتی به نام قطبش هستند. در یک کره، که شکل اکثر ستارگان است، قطبش فوتون‌های منفرد یکدیگر را خنثی می‌کنند به‌طوری که قطبش خالص جسم صفر است. هنگامی‌که ستاره‌شناسان یک قطبش خالص غیر صفر اندازه‌گیری می‌کنند، می‌توانند از آن اندازه‌گیری برای استنباط شکل جسم – یک ستاره یا یک ابرنواختر – که نور مشاهده شده را ساطع می‌کند، استفاده کنند.
فورانی زیتونی‌شکل
ابزار FORS2 روی VLT تنها تجهیز در نیمکره جنوبی است که می‌تواند شکل یک ابرنواختر را به این روش اندازه‌گیری کند. داده‌های FORS2 نشان دادند که فوران اولیه مواد، شکلی شبیه به زیتون ایجاد کرده است. همان‌طور که انفجار به سمت بیرون گسترش یافت و با مواد اطراف برخورد کرد، شکل آن صاف‌تر شد، اما محور مرکزی تقارن آن بدون تغییر باقی ماند.
به گفته یانگ، “این یافته‌ها نشان‌دهنده یک مکانیسم فیزیکی مشترک است که انفجار بسیاری از ستارگان عظیم را هدایت می‌کند، و یک تقارن محوری مشخص را نشان داده و در مقیاس‌های بزرگ عمل می‌کند.”
بازنویسی فیزیک ستارگان از طریق همکاری جهانی
این نتایج به ستاره‌شناسان این امکان را می‌دهد که برخی از مدل‌های ابرنواختر موجود را رد کرده و در عین حال مدل‌های دیگر را اصلاح کنند و بینش جدیدی در مورد چگونگی پایان زندگی ستارگان عظیم ارائه دهند.
فردیناندو پاتات، یکی از نویسندگان و ستاره‌شناس ESO، می‌گوید:
این کشف نه تنها درک ما از انفجارهای ستارگان را تغییر می‌دهد، بلکه نشان می‌دهد که وقتی علم از مرزها فراتر می‌رود، چه دستاوردهایی ممکن است. این یک یادآوری قدرتمند است که کنجکاوی، همکاری و اقدام سریع می‌تواند بینش‌های عمیقی را در مورد فیزیکی که جهان ما را شکل می‌دهد، آشکار سازد.
منبع: Scitechdaily
