به گزارش ثریا - یک ستاره عظیم حدود ۱۱ هزار و ۳۰۰ سال پیش در آستانه نابودی قرار گرفت. این ستاره با انرژی می‌تپید و لایه‌های بیرونی خود را بیرون می‌ریخت و مواد را به فضا پرتاب می‌کرد و سرانجام به صورت یک ابرنواختر منفجر شد و اکنون بقایای آن یکی از مورد مطالعه‌ترین «بازمانده ابرنواختر»(SNR) است. این بازمانده‌ها موسوم به «ذات الکرسی آ» هستند و مشاهدات جدید دانشمندان با استفاده از «تلسکوپ پرتو ایکس چاندرا»(Chandra X-ray telescope) جزئیات بیشتری در مورد نابودی آن آشکار می‌کند.

به نقل از لایوساینس، ستاره پیش‌ساز «ذات الکرسی آ»، بین ۱۵ تا ۲۰ جرم خورشیدی جرم داشت. این ستاره به احتمال زیاد یک ابرغول سرخ بود، هرچند بحث‌هایی در مورد ماهیت آن و مسیری که برای انفجار به صورت یک ابرنواختر طی کرده است، وجود دارد. برخی از اخترفیزیکدانان فکر می‌کنند که ممکن است یک «ستاره ولف-رایه»(Wolf-Rayet star) بوده باشد. این ستاره سرانجام به صورت یک ابرنواختر منفجر شد و نور حاصل از نابودی آن حدود دهه ۱۶۶۰ به زمین رسید.

«ستارگان ولف-رایه»، ستارگانی بسیار پرجرم یعنی با جرم بالای ۲۰ جرم خورشیدی و بسیار روشن و داغ هستند و از این رو توجه اخترشناسان را جلب کرده‌اند و به دلیل روشنایی زیاد خود یکی از گونه‌های فراغول‌ها هستند.

یک تصویر ترکیبی رنگی توسط چند تلسکوپ از «ذات‌ الکرسی آ»

هیچ گزارش قطعی از مشاهده انفجار ابرنواختر در آسمان توسط ناظران وجود ندارد، اما ستاره‌شناسان در دوران مدرن و در طول موج‌های مختلف، بقایای ابرنواختر «ذات الکرسی آ» را با جزئیات زیاد مورد مطالعه قرار داده‌اند.

این مطالعه به سرپرستی «توشیکی ساتو»(Toshiki Sato) از «دانشگاه میجی»(Meiji) در ژاپن انجام شده است. وی گفت: به نظر می‌رسد هر بار که داده‌های «چاندرا» از «ذات الکرسی آ» را با دقت بررسی می‌کنیم، چیز جدید و هیجان‌انگیزی یاد می‌گیریم. اکنون ما از آن داده‌های ارزشمند پرتو ایکس استفاده کرده‌ایم، آن را با مدل‌های قدرتمند رایانه‌ای ترکیب کرده‌ایم و موضوعی فوق‌العاده کشف کرده‌ایم.

یکی از مشکلات مطالعه ابرنواخترها این است که انفجارهای نهایی آنها چیزی است که مشاهدات دانشمندان را تحریک می‌کند. درک دقیق لحظات پایانی قبل از انفجار یک ابرنواختر دشوار است.

نویسندگان در مطالعه خود می‌نویسند: نظریه‌پردازان در سال‌های اخیر، توجه زیادی به فرآیندهای داخلی نهایی در ستارگان پرجرم داشته‌اند، زیرا آنها می‌توانند برای آشکارسازی مکانیسم‌های ابرنواختری ضروری باشند. با این حال، مشاهده مستقیم آخرین ساعات یک ستاره پرجرم قبل از انفجار چالش‌برانگیز است، زیرا این رویداد ابرنواختری است که آغاز مطالعه مشاهداتی را تحریک می‌کند.

پیش از انفجار یک ستاره پرجرم در اعماق داخلی آن، هسته‌زایی عناصر سنگین‌ رخ می‌دهد. این ستاره، آهن تولید می‌کند، اما آهن مانعی برای این فرآیند است، زیرا عناصر سبک‌تر هنگام همجوشی انرژی آزاد می‌کنند، اما آهن برای همجوشی بیشتر به انرژی بیشتری نیاز دارد. آهن در هسته تجمع می‌یابد و هنگامی که هسته به حدود ۱/۴ جرم خورشیدی می‌رسد، فشار رو به بیرون کافی برای جلوگیری از فروپاشی وجود ندارد. در نتیجه، گرانش پیروز می‌شود، هسته فرو می‌ریزد و ستاره منفجر می‌شود.

این تصویر با دوربین فروسرخ «تلسکوپ فضایی جیمز وب»(JWST) ناسا، جزئیات بقایای ابرنواختر «ذات‌ الکرسی آ» را آشکار می‌کند و پوسته در حال انبساط مواد را نشان می‌دهد که قبل از انفجار ستاره، به گاز منتشر شده توسط آن برخورد می‌کند

مشاهدات «چاندرا» همراه با مدل‌سازی به اخترفیزیکدانان نگاهی به درون ستاره در لحظات پایانی قبل از فروپاشی می‌دهد.

یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت: مطالعات ما نشان می‌دهد که درست قبل از فروپاشی ستاره در «ذات الکرسی آ»، بخشی از یک لایه داخلی با مقادیر زیادی سیلیکون به سمت بیرون حرکت کرد و به یک لایه همسایه با مقادیر زیادی نئون نفوذ کرد. این یک رویداد شدید است که در آن مانع بین این دو لایه ناپدید می‌شود.

نتایج دوگانه بود. مواد غنی از سیلیکون به سمت بیرون حرکت کردند، در حالی که مواد غنی از نئون به سمت داخل حرکت کردند. این باعث اختلاط ناهمگن عناصر شد و مناطق کوچک غنی از سیلیکون در نزدیکی مناطق کوچک غنی از نئون یافت شدند. این بخشی از فرآیندی است که دانشمندان آن را «ادغام پوسته»(shell merger) می‌نامند.

نویسندگان می‌گویند: این مرحله نهایی فعالیت ستاره‌ای است که در آن پوسته سوزان اکسیژن، پوسته سوزان کربن و نئون بیرونی را در عمق داخلی ستاره می‌بلعد. این اتفاق تنها لحظاتی قبل از انفجار ستاره به صورت یک ابرنواختر رخ می‌دهد.

آنها افزودند: در لایه همرفتی ایجاد شده توسط فرآیند «ادغام پوسته»، نئون که در لایه غنی از اکسیژن ستاره فراوان است، با کشیده شدن به داخل می‌سوزد و سیلیکون به سمت بیرون منتقل می‌شود. سیلیکون و نئون نه بلافاصله قبل از انفجار و نه بلافاصله پس از آن با سایر عناصر مخلوط نشدند. نتایج ما اولین شواهدی را ارائه می‌دهد که فرآیند نهایی سوختن ستاره‌ای به سرعت ساختار داخلی را تغییر می‌دهد و یک عدم تقارن قبل از ابرنواختر را به جا می‌گذارد.

توزیع ناهمگن عناصر در «ذات‌ الکرسی آ»

اخترفیزیکدانان برای دهه‌ها، تصور می‌کردند که انفجارهای ابرنواختری متقارن هستند. مشاهدات اولیه این ایده را تأیید می‌کرد و ایده اصلی پشت ابرنواخترهای فروپاشی هسته‌ای نیز از تقارن حمایت می‌کرد، اما این مطالعه درک اساسی از انفجارهای ابرنواختری را به عنوان نامتقارن تغییر می‌دهد.

محققان می‌گویند: همزیستی مناطق پرتابی فشرده در هر دو لایه غنی از اکسیژن/نئون و اکسیژن/سیلیکون به این معنی است که ادغام قبل از فروپاشی، لایه غنی از اکسیژن را به طور کامل همگن نکرده است و ناهمگنی‌های ترکیبی چندمقیاسی و میدان‌های سرعت نامتقارن را به جا گذاشته است.

این عدم تقارن همچنین می‌تواند توضیح دهد که چگونه ستاره‌های نوترونی باقی‌مانده شتاب اولیه خود را به دست می‌آورند و منجر به ستاره‌های نوترونی پرسرعت می‌شوند. این لحظات پایانی در زندگی یک ابرنواختر ممکن است خود انفجار را نیز تحریک کند و تلاطم ایجاد شده توسط آشفتگی درونی ممکن است به انفجار ستاره کمک کرده باشد.

یکی دیگر از نویسندگان این مطالعه خاطرنشان کرد: ممکن است مهم‌ترین اثر این تغییر در ساختار ستاره این باشد که شاید خود به تحریک انفجار کمک کرده باشد. چنین فعالیت داخلی یک ستاره ممکن است سرنوشت آن را تغییر دهد و تعیین کند که آیا به عنوان یک ابرنواختر خواهد درخشید یا خیر.

دانشمندان در نتیجه‌گیری خود نوشتند: مطالعه ساختار داخلی ستارگان برای مدت طولانی در تاریخ نجوم یک رؤیا بوده است. این مطالعه به ما نگاهی حیاتی به لحظات پایانی یک ستاره پیش‌ساز را قبل از انفجار داده است. این لحظه نه تنها تأثیر قابل توجهی بر سرنوشت یک ستاره دارد، بلکه یک انفجار ابرنواختری نامتقارن‌ را نیز ایجاد می‌کند.

این مطالعه در The Astrophysical Journal منتشر شده است.

منبع : ابرنواختر