کشف ابرنواختر عجیبی که نظریههای ستارهشناسی را متحول میکند
ستارهشناسان برای اولین بار موفق به مشاهده لایههای درونی یک ستاره منفجرشده شدند که عناصر هسته آن را در معرض دید قرار داده است.
به گزارش ایتنا و به نقل از سایتکدیلی، ستارهشناسان با استفاده از رصدخانه کک در هاوایی، دادههای طیفسنجی از یک ابرنواختر جمعآوری کردهاند که برای اولین بار عناصر پنهان شده در لایههای عمقی ستارهها را آشکار ساخته است.
این رویداد کیهانی که SN 2021yf نامگذاری شده، در فاصله ۲٫۲ میلیارد سال نوری از زمین رخ داده و سیلیسیم، گوگرد و آرگون یونیزه شده را نشان میدهد؛ عناصری که تاکنون در هیچ ابرنواختری شناسایی نشده بودند زیرا معمولاً در زیر لایههای بیرونی پنهان هستند.
استیو شولزه، پژوهشگر ارشد مرکز اخترفیزیک دانشگاه نورثوسترن و نویسنده اصلی این مطالعه، در این باره میگوید: «این نخستین بار است که ما ستارهای را میبینیم که اساساً تا استخوان لخت شده است. این به ما نشان میدهد که ستارهها چگونه ساختار یافتهاند و ثابت میکند که ستارهها میتوانند قبل از انفجار، مقدار زیادی مواد از دست بدهند».
این یافتهها که در مقالهای با عنوان «محل تشکیل کیهانی سیلیسیم و گوگرد که توسط یک نوع جدید از انفجار ابرنواختر آشکار شده» منتشر شده، برخی از پیشبینیهای نظری درباره ساختار ستارههای منفجرشده را تأیید میکند، اما در عین حال چالشهای جدیدی را نیز مطرح میکند.
بر اساس نظریه دیرینه، ستارهها در لایههایی مانند پیاز ساخته میشوند که هر لایه از عناصر مختلف تشکیل شده و به سمت هسته سنگینتر میشوند. اگرچه این مدل به طور گسترده پذیرفته شده، اما مشاهده مستقیم لایههای عمیقتر یک ستاره تاکنون تقریباً غیرممکن بوده است.
دادههای جدید رصدخانه کک تأیید چشمگیری از این مدل ارائه میدهند. با آشکار کردن ترکیب درونی ستاره دقیقاً قبل از انفجار آن، این مشاهدات واضحترین شواهد را تاکنون در حمایت مستقیم از ساختار لایهای پیشبینی شده توسط نظریه ارائه میکنند.
با این حال، این مشاهدات همچنین یک چالش ایجاد میکند. اخترفیزیکدانان میدانند که ستارههای پرجرم قبل از انفجار به عنوان ابرنواختر، مواد بیرون میدهد.
امواج ضربهای ناشی از مواد منتشره با محیط اطراف تعامل کرده و آن را گرم میکنند و اثرات نوری قابل مشاهده ایجاد میکنند. اما SN 2021yf باید مواد بسیار بیشتری از آنچه میپنداشته شده است بیرون داده باشد؛ زیرا تا هسته آن قابل مشاهده است.
آدام میلر، استاد فیزیک و نجوم در دانشگاه نورثوسترن و نویسنده ارشد این مطالعه، میافزاید: «این رویداد به معنای واقعی کلمه شبیه چیزی است که هیچکس قبلاً ندیده است. این ستاره به ما میگوید که ایدهها و نظریههای ما برای چگونگی تکامل ستارهها بسیار ناچیز است. اینطور نیست که کتابهای درسی ما نادرست باشند، اما آنها نمیتوانند پدیدههای طبیعی را به طور کامل توصیف کنند».
گفتنی است ستارههای پرجرم این قدرت را دارند که عناصر سبکتر را به عناصر سنگینتر در فرآیندی به نام nucleosynthesis تبدیل کنند. یک ستاره پرجرم در طول زندگی تفجوشی خود، عناصر سبکتری مانند هیدروژن و هلیوم را در پوستههای بیرونی خود میسوزاند، در حالی که در هسته خود، عناصر سنگینتر را به طور متوالی در لایههای عمیقتر میسوزاند.
در نهایت، ستاره به یک هسته آهن میرسد. آهن نمیتواند برای آزاد کردن انرژی بیشتر سوزانده شود، بنابراین هنگامی که قسمت بیشتر هسته را آهن تشکیل میدهد، تفجوشی متوقف میشود. بدون فشار بیرونی حاصل از تفجوشی، ستاره بر روی خود فرو میریزد و به عنوان یک ابرنواختر منفجر میشود.
الکس فیلیپنکو، استاد نجوم در دانشگاه کالیفرنیا برکلی و نویسنده مشترک مقاله، که در زمان کشف SN 2021yf با کک کار میکرد، خاطرنشان میکند: «کشف یک کلاس جدید از ستاره منفجرشده بسیار هیجانانگیز است، به ویژه زمانی که تأییدی برای برخی از نظریههای ما درباره چگونگی تکامل ستارههای پرجرم در طول زمان ارائه میدهد و در عین حال معماهای جدید جالبی را آشکار میکند».
پژوهشگران فکر میکنند که محتملترین توضیح این است که این ستاره پرجرم به سادگی خود را از هم گسیخت. این کشف نیاز به کشف بیشتر این ابرنواخترهای نادر را برجسته میکند تا بتوان به مطالعه آنها ادامه داد.
به گزارش ایتنا و به نقل از سایتکدیلی، ستارهشناسان با استفاده از رصدخانه کک در هاوایی، دادههای طیفسنجی از یک ابرنواختر جمعآوری کردهاند که برای اولین بار عناصر پنهان شده در لایههای عمقی ستارهها را آشکار ساخته است.
این رویداد کیهانی که SN 2021yf نامگذاری شده، در فاصله ۲٫۲ میلیارد سال نوری از زمین رخ داده و سیلیسیم، گوگرد و آرگون یونیزه شده را نشان میدهد؛ عناصری که تاکنون در هیچ ابرنواختری شناسایی نشده بودند زیرا معمولاً در زیر لایههای بیرونی پنهان هستند.
استیو شولزه، پژوهشگر ارشد مرکز اخترفیزیک دانشگاه نورثوسترن و نویسنده اصلی این مطالعه، در این باره میگوید: «این نخستین بار است که ما ستارهای را میبینیم که اساساً تا استخوان لخت شده است. این به ما نشان میدهد که ستارهها چگونه ساختار یافتهاند و ثابت میکند که ستارهها میتوانند قبل از انفجار، مقدار زیادی مواد از دست بدهند».
این یافتهها که در مقالهای با عنوان «محل تشکیل کیهانی سیلیسیم و گوگرد که توسط یک نوع جدید از انفجار ابرنواختر آشکار شده» منتشر شده، برخی از پیشبینیهای نظری درباره ساختار ستارههای منفجرشده را تأیید میکند، اما در عین حال چالشهای جدیدی را نیز مطرح میکند.
بر اساس نظریه دیرینه، ستارهها در لایههایی مانند پیاز ساخته میشوند که هر لایه از عناصر مختلف تشکیل شده و به سمت هسته سنگینتر میشوند. اگرچه این مدل به طور گسترده پذیرفته شده، اما مشاهده مستقیم لایههای عمیقتر یک ستاره تاکنون تقریباً غیرممکن بوده است.
دادههای جدید رصدخانه کک تأیید چشمگیری از این مدل ارائه میدهند. با آشکار کردن ترکیب درونی ستاره دقیقاً قبل از انفجار آن، این مشاهدات واضحترین شواهد را تاکنون در حمایت مستقیم از ساختار لایهای پیشبینی شده توسط نظریه ارائه میکنند.
با این حال، این مشاهدات همچنین یک چالش ایجاد میکند. اخترفیزیکدانان میدانند که ستارههای پرجرم قبل از انفجار به عنوان ابرنواختر، مواد بیرون میدهد.
امواج ضربهای ناشی از مواد منتشره با محیط اطراف تعامل کرده و آن را گرم میکنند و اثرات نوری قابل مشاهده ایجاد میکنند. اما SN 2021yf باید مواد بسیار بیشتری از آنچه میپنداشته شده است بیرون داده باشد؛ زیرا تا هسته آن قابل مشاهده است.
آدام میلر، استاد فیزیک و نجوم در دانشگاه نورثوسترن و نویسنده ارشد این مطالعه، میافزاید: «این رویداد به معنای واقعی کلمه شبیه چیزی است که هیچکس قبلاً ندیده است. این ستاره به ما میگوید که ایدهها و نظریههای ما برای چگونگی تکامل ستارهها بسیار ناچیز است. اینطور نیست که کتابهای درسی ما نادرست باشند، اما آنها نمیتوانند پدیدههای طبیعی را به طور کامل توصیف کنند».
گفتنی است ستارههای پرجرم این قدرت را دارند که عناصر سبکتر را به عناصر سنگینتر در فرآیندی به نام nucleosynthesis تبدیل کنند. یک ستاره پرجرم در طول زندگی تفجوشی خود، عناصر سبکتری مانند هیدروژن و هلیوم را در پوستههای بیرونی خود میسوزاند، در حالی که در هسته خود، عناصر سنگینتر را به طور متوالی در لایههای عمیقتر میسوزاند.
در نهایت، ستاره به یک هسته آهن میرسد. آهن نمیتواند برای آزاد کردن انرژی بیشتر سوزانده شود، بنابراین هنگامی که قسمت بیشتر هسته را آهن تشکیل میدهد، تفجوشی متوقف میشود. بدون فشار بیرونی حاصل از تفجوشی، ستاره بر روی خود فرو میریزد و به عنوان یک ابرنواختر منفجر میشود.
الکس فیلیپنکو، استاد نجوم در دانشگاه کالیفرنیا برکلی و نویسنده مشترک مقاله، که در زمان کشف SN 2021yf با کک کار میکرد، خاطرنشان میکند: «کشف یک کلاس جدید از ستاره منفجرشده بسیار هیجانانگیز است، به ویژه زمانی که تأییدی برای برخی از نظریههای ما درباره چگونگی تکامل ستارههای پرجرم در طول زمان ارائه میدهد و در عین حال معماهای جدید جالبی را آشکار میکند».
پژوهشگران فکر میکنند که محتملترین توضیح این است که این ستاره پرجرم به سادگی خود را از هم گسیخت. این کشف نیاز به کشف بیشتر این ابرنواخترهای نادر را برجسته میکند تا بتوان به مطالعه آنها ادامه داد.
*
