دانشمندان نوع جدیدی از انفجار‌های ستاره‌ای را کشف کردند

امیر نیک‌رو

۵ اردیبهشت ۱۴۰۱ | ۱۴:۳۰ زمان مورد نیاز برای مطالعه: ۴ دقیقه

شبیه‌سازی یک سیستم ستاره‌ای دوتایی با انفجارهای ریزنواختری

تیمی از ستاره‌شناسان با کمک تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه‌ی جنوبی اروپا (VLT) نوع جدیدی از انفجار ستاره‌ای را رصد کرده‌اند: یک میکرونوا یا ریزنواختر.

فوران‌های ریزنواختری روی سطح برخی از ستارگان اتفاق می‌افتند و هر کدام می‌توانند تنها در چند ساعت حدود ۳.۵ میلیارد برابر هرم بزرگ جیزه در مصر، مواد ستاره‌ای را بسوزانند.

«سیمون اسکارینگی» (Simone Scaringi) اخترشناس دانشگاه دورهام بریتانیا در مقاله‌ای که در نشریه‌ی نیچر منتشر شد، توضیح داد: «ما برای نخستین بار چیزی را که «ریزنواختر» (Micronova) می‌نامیم، کشف و شناسایی کرده‌ایم. این پدیده درک ما را از چگونگی وقوع انفجارهای گرما-هسته‌ای در ستارگان به چالش می‌کشد. پیش از این فکر می‌کردیم که موضوع را به‌خوبی می‌دانیم، اما این کشف یک راه کاملا تازه را برای دستیابی به آن‌ها پیشنهاد می‌کند.»

با شناسایی رقص مرگ بین دو ستاره، نوع احتمالی جدیدی از ابرنواخترها کشف شد

ریزنواخترها در حقیقت رویدادهای بسیار قدرتمندی هستند، اما در مقیاس‌های نجومی کوچک محسوب می‌شوند. شدت و قدرت این انفجارها بسیار کمتر از انفجارهای ستاره‌ای معروف به نواختر (Novae) و انفجارهای بزرگ‌تر یعنی «ابرنواختر» (Supernova) هستند که ستاره‌شناسان قرن‌هاست آن‌ها را می‌شناسند. هر دو نوع انفجار، در کوتوله‌های سفید، یعنی ستارگان مرده با جرم خورشید ما اما به کوچکی زمین، روی می‌دهند.

اگر یک کوتوله‌ی سفید در منظومه‌ی دو ستاره‌ای به اندازه‌ی کافی به همدم خود نزدیک باشد، می‌تواند مواد، عمدتا هیدروژن را از ستاره‌ی همراه خود به سمت خود بکشد. همان‌طور که این گاز روی سطح بسیار داغ ستاره‌ی کوتوله‌ی سفید سقوط می‌کند، اتم‌های هیدروژن را تحریک می‌کند تا به‌صورت انفجاری به هلیوم تبدیل شوند.

در نواخترها، این انفجارهای گرما-هسته‌ای در کل سطح ستاره رخ می‌دهد. «ناتالی دگنار» (Nathalie Degenaar) اخترشناس دانشگاه آمستردام هلند و یکی از نویسندگان این مقاله خاطرنشان کرد: «چنین انفجارهایی باعث می‌شوند که تمام سطح کوتوله‌ی سفید برای چند هفته بسوزد و درخشان باشد.»

طرحی گرافیکی از یک منظومه‌ی ستاره‌ای دوگانه

طرحی گرافیکی از یک منظومه‌ی ستاره‌ای دوتایی که کوتوله‌ی سفید آن مواد ستاره‌ی همدم، عمدتا هیدروژن را جذب می‌کند و باعث انفجار ریزنواختری می‌شود.
Credit: ESO/M. Kornmesser, L. Calçada

میکرونواها اما انفجارهای مشابهی هستند که در مقیاس کوچک‌تر و بسیار سریع‌تر روی می‌دهند که فقط چند ساعت طول می‌کشند. این پدیده‌ها در برخی از کوتوله‌های سفید با میدان‌های مغناطیسی قوی، که مواد را به سمت قطب‌های مغناطیسی ستاره هدایت می‌کنند، روی می‌دهند.

«پل گروت» (Paul Groot) ستاره‌شناس دانشگاه رادبود هلند و دیگر نویسنده‌ی این مطالعه گفت: «برای اولین بار، ما اکنون می‌بینیم که همجوشی هیدروژن می تواند به صورت محلی هم اتفاق بیفتد. سوخت هیدروژن را می توان در پایه‌ی قطب‌های مغناطیسی برخی از کوتوله‌های سفید قرار داد، به طوری که همجوشی فقط در این قطب‌های مغناطیسی اتفاق بیفتد.»

او افزود: «این امر به انفجار بمب‌های ریز-همجوشی می‌انجامد که حدود یک‌میلیونم قدرت انفجار نواختری را دارند و بنابراین ریزنواختر نامیده می‌شوند. اگرچه واژه‌ی «ریز» (Micro) ممکن است این معنی را در ذهن بیاورد که این رویدادها کوچک هستند اما اشتباه نکنید؛ فقط یکی از این فوران‌ها می تواند حدود ۲۰۰۰۰۰۰۰ تریلیون کیلوگرم یا حدود ۳.۵ میلیارد هرم بزرگ جیزه مواد را بسوزاند.»

این ریزنواخترهای جدید، درک منجمان از انفجارهای ستاره ای را به چالش می‌کشند و ممکن است بیش از آنچه قبلا تصور می‌شد فراوان باشند. به گفته‌ی اسکارینگی «این موضوع نشان می‌دهد که جهان چقدر پویاست. در واقع ممکن است این رویدادها بسیار رایج باشند، اما به دلیل سرعت بسیار زیاد، در عمل به‌سختی قابل مشاهده هستند.»

این تیم نخستین بار هنگام تجزیه‌وتحلیل داده‌های «ماهواره‌ی نقشه‌بردار سیارات فراخورشیدی گذران» (TESS) ناسا با این ریزانفجارهای مرموز مواجه شد. دگنار گفت: «با نگاهی به داده‌های نجومی جمع‌آوری شده توسط ناسا، چیزی غیرعادی کشف کردیم: فلاش درخشان نوری که تنها چند ساعت طول می‌کشد. در ادامه با جست‌وجوی بیشتر، چندین سیگنال مشابه پیدا کردیم.»

این ویدیو انیمیشنی از انفجار ریزنواختری را نشان می‌دهد. قرص آبی که به دور کوتوله‌ی سفید درخشان مرکز تصویر می‌چرخد از ماده‌ای تشکیل شده که عمدتا هیدروژن ربوده شده از ستاره‌ی همدم است. با حرکت به سمت مرکز دیسک، کوتوله‌ی سفید از میدان‌های مغناطیسی قوی خود برای هدایت هیدروژن به سمت قطب‌های خود استفاده می‌کند. همانطور که مواد روی سطح داغ ستاره می‌افتند، یک انفجار ریزنواختری ایجاد می‌کنند که توسط میدان‌های مغناطیسی در یکی از قطب‌های کوتوله‌ی سفید محصور شده است.

این تیم با استفاده از تس، سه انفجار ریزنواختری را مشاهده کردند: دو مورد از کوتوله‌های سفید شناخته شده بودند، اما سومین مورد برای تأیید وضعیت کوتوله‌ی سفید آن، به مشاهدات بیشتری با ابزار X-shooter در تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه‌ی جنوبی اروپا نیاز داشت.

به گفته‌ی اسکارینگی این مشاهدات در تفسیر نتیجه و سرانجام کشف میکرونوا بسیار مهم بودند. دگنار هم افزود: «با کمک تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه‌ی جنوبی اروپا، دریافتیم که همه‌ی این فلاش‌های نوری توسط کوتوله‌های سفید تولید شده‌اند.»

کشف میکرونواها به مجموعه‌ی انفجارهای ستاره‌ای شناخته شده می‌افزاید. این تیم اکنون می‌خواهد تعداد بیشتری از این رویدادهای گریزان را که به نقشه‌برداری‌های بزرگ‌مقیاس و اندازه‌گیری‌های ردیابی سریع نیاز دارد، ثبت کند. اسکارینگی تأکید کرد: «پاسخ سریع تلسکوپ‌هایی مانند تلسکوپ فناوری جدید رصدخانه‌ی بسیار بزرگ و مجموعه ابزارهای موجود به ما امکان می‌دهد تا با جزئیات بیشتری مشاهیت این میکرونواهای مرموز را کشف کنیم.»