یافته ابرنواختری منحصر به فرد که میتواند نظریههای اخترشناسی را دگرگون سازد
به گزارش ایتنا و به نقل از سایتکدیلی، دانشمندان رشته ستارهشناسی از رصدخانه کک واقع در هاوایی، اطلاعات طیفسنجی را درباره یک ابرنواختر جمعآوری کردهاند که برای نخستین بار قادر به آشکارسازی عناصر پنهان در لایههای عمیق ستارهها بوده است.
این رویداد کیهانی که نامگذاری شده به SN 2021yf، در فاصله ۲٫۲ میلیارد سال نوری از زمین قرار دارد و حاوی سیلیسیم، گوگرد و آرگون یونیزه شده است؛ عناصری که تاکنون در هیچ یک از ابرنواخترها مشاهده نشده بودند، زیرا معمولاً در زیر لایههای بیرونی ستارهها پنهان هستند.
استیو شولزه، پژوهشگر ارشد مرکز اخترفیزیک دانشگاه نورثوسترن و نویسنده اصلی این تحقیق، اظهار میدارد: «این نخستین بار است که ما ستارهای را مشاهده میکنیم که اساساً به حالت عریان درآمده است. این مشاهده به ما کمک میکند درک بهتری از ساختار ستارهها پیدا کنیم و این واقعیت را تأیید میکند که ستارهها میتوانند پیش از انفجار مقدار قابل توجهی از مواد خود را از دست بدهند.»
این نتایج که در مقالهای تحت عنوان «محل تشکیل کیهانی سیلیسیم و گوگرد که توسط نوع جدیدی از انفجار ابرنواختر مشخص شده» منتشر شده، برخی از پیشبینیهای نظری درباره ساختار ستارههای منفجرشده را تأیید و در عین حال چالشهایی جدیدی را نیز بهوجود میآورد.
براساس نظریههای قاعدهمند، ستارهها در لایههایی همچون پیاز به وجود میآیند که هر لایه متشکل از عناصر گوناگون است و به سمت هسته سنگینتر میروند. با وجود این، مشاهده مستقیم لایههای عمیقتر یک ستاره تا پیش از این تقریباً ممکن نبود.
دادههای جدید جمعآوری شده از رصدخانه کک، شواهد قویای برای تأیید این مدل فراهم میآورد. با نمایان ساختن ترکیب درونی ستاره درست پیش از انفجار آن، این مشاهدات مستندترین شواهد موجود در تأیید ساختار لایهای پیشبینیشده توسط نظریه را ارائه میدهند.
اما این مشاهدات همچنین یک چالش جدید را رقم میزنند. اخترفیزیکدانان بهخوبی آگاهند که ستارههای دارای جرم بالا پیش از وقوع انفجار بهعنوان ابرنواختر، مقدار مواد قابل توجهی را به محیط اطراف خود منتشر میکنند.
امواج ضربهای ناشی از این مواد منتشر شده با محیط اطراف وارد تعامل شده و آن را گرم میکنند و اثرات نوری قابل مشاهدهای تولید میکنند. اما SN 2021yf باید مواد بسیار بیشتری از آنچه انتظار میرفت، منتشر کرده باشد؛ چراکه حتی هسته آن نیز در دسترس مشاهده قرار گرفته است.
آدام میلر، استاد فیزیک و نجوم دانشگاه نورثوسترن و نویسنده ارشد این مقاله، میگوید: «این رویداد به معنای واقعی کلمه شبیه چیزی است که تا به حال کسی آن را مشاهده نکرده است. این ستاره به ما این پیام را میدهد که مفاهیم و نظریههای ما درباره چگونگی تکامل ستارهها بسیار ابتدایی هستند. هرچند که کتابهای درسی ما نادرست نیستند، اما امکانات طبیعی را به صورت کامل نمیتوانند توصیف کنند.»
نکته قابل ذکر این است که ستارههای پرجرم توانایی تبدیل عناصر سبکتر به عناصر سنگینتر را در فرآیند معروف به nucleosynthesis دارند. یک ستاره پرجرم در طی چرخه زندگی خود به صورت تفجوشی، عناصر سبکتری نظیر هیدروژن و هلیوم را در لایههای بیرونی خود میسوزاند، در حالی که در هسته خود، به سوختن عناصر سنگینتر در لایههای عمیقتر میپردازد.
در نهایت، ستاره به لایهای از آهن میرسد. آهن دیگر نمیتواند برای تولید انرژی بیشتر احراقی شود، بنابراین هنگامیکه قسمت اعظم هسته از آهن تشکیل میشود، فرایند تفجوشی متوقف خواهد شد. در غیاب فشار ناشی از تفجوشی، ستاره شروع به فروپاشی بر روی خود کرده و بهعنوان یک ابرنواختر منفجر میشود.
الکس فیلیپنکو، استاد نجوم در دانشگاه کالیفرنیا برکلی و نویسنده همکار این تحقیق که در زمان کشف SN 2021yf با رصدخانه کک همکاری داشته، خاطرنشان میکند: «کشف یک کلاس جدید از ستارههای منفجر شده بسیار هیجانانگیز است، به خصوص زمانی که تأییداتی را برای برخی از نظریههای ما درباره چگونگی تکامل ستارههای پرجرم در طول زمان ارائه میدهد و همزمان معماهای جدید و جالبی را نیز نمایان میسازد.»
پژوهشگران بر این باورند که محتملترین توضیح این است که این ستاره پرجرم به سادگی از هم پاشیده است. این کشف، نیاز به کاوش بیشتر در خصوص این ابرنواخترهای نادر را برجسته میکند تا فرصت مطالعه در این حوزه ادامه یابد.
