کشف تصادفی یک دسته جدید از انفجار‌های کیهانی ۱۰۰ برابر درخشان‌تر از خورشید

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، در یک مطالعه جدید، اخترشناسان ۲۸ میلینووا را در ابر ماژلانی بزرگ (LMC) و ابر ماژلانی کوچک (SMC) که دو کهکشان اقماری کهکشان راه شیری هستند، کشف کردند. آنها سپس دریافتند که اولین انفجار ممکن است هشت سال پیش مشاهده شده باشد، اما شناسایی نشده نباشد.

به نقل از اسپیس، اگرچه دانشمندان کاملا نمی‌دانند که چگونه این رویداد‌ها پرتو‌های ایکس را تولید می‌کنند، اما معتقدند که میلینووا‌ها زمانی ایجاد می‌شوند که ستارگان مرده به نام کوتوله‌های سفید از یک ستاره همراه متورم شده، تغذیه می‌کنند.

پرزمک مروز (Przemek Mróz)، عضو گروه و دانشمند دانشگاه ورشو، می‌گوید: ما با گروهی از ستارگان متغیر در حال فوران مواجه شدیم که فوران‌های متقارن مثلثی شکل بسیار مشخصی را نشان می‌دادند که شبیه هیچ ستاره متغیر قبلی شناخته شده‌ای نبود. ما این گروه جدید از ستاره‌ها را به طور اتفاقی پیدا کردیم.

این گروه در حال جست‌وجوی داده‌های ۲۰ ساله از آزمایش عدسی گرانشی نوری (OGLE) برای کشف «رویداد‌های همگرایی گرانشی» با انحنای نور طولانی مدت بودند که می‌تواند وجود سیاه‌چاله‌های باقی مانده از مه‌بانگ به نام «سیاهچاله‌های اولیه» را نشان دهد.

مروز می‌گوید: در ماه‌های اخیر، من روی پروژه‌ای کار می‌کردم که هدفش جستجوی نشانه‌هایی از سیاهچاله‌های عظیم اولیه در هاله ماده تاریک راه شیری بود. ما هیچ موردی را پیدا نکردیم که نشان دهد چنین سیاهچاله‌های عظیمی ممکن است کمتر از چند درصد ماده تاریک را تشکیل دهند.

به طور معمول، این ممکن است تیم را ناامید کند. اما نتیجه منجر به کشف این منابع پرتو ایکس ستاره‌ای عجیب شد که امروزه به عنوان میلینووا شناخته می‌شوند.

گرم‌تر و درخشان‌تر از خورشید

داده‌های OGLE چندین شیء را در ابر ماژلانی بزرگ و کوچک نشان داد که در طول چند ماه بین ۱۰ تا ۲۰ برابر روشن شدند. برخی حتی فوران‌های انفجاری مکرر را هر چند سال یک بار نشان دادند، در حالی که برخی دیگر فقط یک بار در طول دوره مشاهده منفجر شدند.

یکی از آنها به نام OGLE-mNOVA-۱۱ که در پایان سال گذشته فوران کرد، به محققان اجازه داد تا مطالعه دقیقی روی این اجرام انجام دهد.

مروز می‌گوید: در ماه نوامبر سال ۲۰۲۳، یکی از اجرام وارد حالت طغیان شد، بنابراین ما تصمیم گرفتیم مشاهدات تکمیلی دیگری را برای مطالعه جزئیات بیشتر انجام دهیم. ما مجموعه‌ای از طیف‌های نوری را با تلسکوپ بزرگ آفریقای جنوبی (SALT) به دست آوردیم. ما خطوط گسیلی از اتم‌های یونیزه شده هلیوم، کربن و نیتروژن را پیدا کردیم که نشان دهنده دمای بسیار بالا است.

نظریه این گروه این بود که این اشعه ایکس توسط گازی که تا دمای بیش از یک میلیون درجه فارنهایت (۶۰۰ هزار درجه سانتیگراد) گرم شده، تولید می‌شود.

این تقریبا سه برابر داغ‌تر از داغ‌ترین ستاره شناخته‌شده در جهان به نام WR ۱۰۲، و ۱۰۰ برابر داغ‌تر از دمای سطح خورشید ماست.

آنچه که این ۲۸ رویداد به آن شباهت داشتند، یک انفجار کیهانی عجیب و به ظاهر منحصربه‌فرد به نام ASASSN-۱۶ oh بود که در سال ۲۰۱۶ توسط بررسی خودکار All-Sky برای ابرنواختر‌ها شناسایی شد و اکنون محققان فکر می‌کنند که یک میلینووا بوده است.

میلینووا‌ها دقیقا چه هستند، چگونه ایجاد می‌شوند و چه چیزی آنها را متمایز می‌کند؟

نوع متفاوتی از ستاره مرده در حال انفجار به رغم عدم شباهت بین نووا‌های کلاسیک و نووا‌های کوتوله، به نظر می‌رسد کوتوله‌های سفید پشت رمز و راز میلینووا‌ها هستند.

این بقایای ستاره‌ای زمانی ایجاد می‌شوند که ستاره‌هایی با جرم مشابه خورشید سوخت خود را برای همجوشی هسته‌ای از دست می‌دهند و فرآیندی که طی آن هیدروژن به هلیوم در هسته‌شان تبدیل می‌شود، متوقف می‌شود. همانطور که همجوشی هسته‌ای در لایه‌های بیرونی ستاره ادامه می‌یابد، آن را به‌عنوان یک ستاره به اصطلاح «غول سرخ» متورم می‌کند.

بر خلاف ستارگان پرجرم‌تر که گرانش بسیار زیاد آنها منجر به ایجاد ستارگان نوترونی یا سیاهچاله‌ها پس از مرگ می‌شود، ستارگانی مانند خورشید به زندگی خود به عنوان کوتوله‌های سفید پایان می‌دهند.

در حالی که این یک مرگ مسالمت‌آمیز برای ستارگان انفرادی مانند خورشید است، بسیاری از ستارگان شرکای دوتایی دارند که می‌تواند حداقل یک رستاخیز موقت را به آنها بدهد. به این دلیل که برخی از دوتایی‌ها به اندازه کافی نزدیک هستند که کوتوله سفید شروع به کشیدن مواد از همراه خود می‌کند و باعث می‌شود که آنها به زندگی بازگردند.

در موارد دیگر، ستاره و کوتوله سفید به اندازه کافی نزدیک نیستند تا این انتقال جرم را آغاز کنند تا زمانی که ستاره همراه به شکل یک غول سرخ متورم می‌شود.

کوتوله‌های سفیدی که از این طریق مواد ستاره‌ای را به دست می‌آورند مسئول رویداد‌های نوین مختلف شناخته شده‌اند. معروف‌ترین آنها ابرنواختر‌های نوع Ia هستند که در آن کوتوله سفید در یک انفجار گرما هسته‌ای فراری پس از انباشته شدن مواد ستاره‌ای بر روی سطحش، محو می‌شود.

با این حال، محققان دریافتند که نور و ویژگی‌های اشعه ایکس OGLE-mNOVA-۱۱ با ویژگی‌های ابرنواختر‌های کلاسیک یا ابرنواختر‌های نوع Ia که در اثر انفجار گرما هسته‌ای ایجاد می‌شوند مطابقت ندارد.

مروز می‌گوید: ما فکر می‌کنیم که میلینووا‌ها منظومه‌های ستاره‌ای دوتایی هستند که از یک کوتوله سفید و یک ستاره غول سرخ تشکیل شده‌اند، ستاره‌ای که هیدروژن هسته‌اش را تخلیه کرده و منبسط شده است. این دو ستاره فقط در مدت چند روز به دور یکدیگر می‌چرخند. مجاورت آنها اجازه می‌دهد تا مواد از غول فرعی به کوتوله سفید جریان یابد.

محقق دانشگاه ورشو افزود، در حالی که در حال حاضر مشخص نیست که چگونه گسیل اشعه ایکس از میلینووا‌ها ایجاد می‌شود، او و گروهش دو ایده اولیه برای آنها مطرح کردند.

مروز توضیح داد: براساس یک فرضیه، اشعه ایکس ممکن است در یک کمربند در اطراف استوای کوتوله سفید تولید شود، جایی که گاز غول سرخ به سطح کوتوله سفید برخورد می‌کند. از طرف دیگر، اشعه ایکس ممکن است از یک گریز حرارتی ضعیف بر روی سطح کوتوله سفید باشد که با فروریختن ماده بر روی کوتوله سفید ایجاد می‌شود.

اگر اینطور باشد، کوتوله سفید باید در حال رشد باشد، که می‌تواند به این معنی باشد که در نهایت به شکل یک ابرنواختر قوی‌تر از نوع Ia فوران می‌کند. بنابراین، میلینووا‌ها می‌توانند «پیش‌ساز» نوع Ia باشند که اگر این فرضیه درست باشد، یک پیشرفت هیجان‌انگیز است.

ابرنواختر‌های نوع Ia برای ستاره‌شناسان فوق العاده مفید هستند، زیرا خروجی نور یکنواخت آنها به ستاره‌شناسان اجازه می‌دهد تا به عنوان «شمع‌های استاندارد» برای تعیین فواصل کیهانی استفاده شوند.