مشاهده موج یک ابرنواختر هنگام خروج از ستاره‌ در حال مرگ برای اولین بار

دانشمندان برای نخستین بار توانسته‌اند لحظه‌ای را ثبت کنند که موج ضربه‌ای ناشی از انفجار یک ابرنواختر از سطح ستاره‌ای محکوم به نابودی را نشان می‌دهد و این مشاهدات نشان می‌دهد که این انفجار به‌طور شگفت‌آوری متقارن بوده است. پیش‌تر، مشاهده‌ی جزئیات این لحظه دشوار بود، زیرا دیدن یک ابرنواختر در مراحل آغازین آن، اتفاقی نادر است و در همان زمان نیز به‌ ندرت تلسکوپ‌ها بر روی آن متمرکز می‌شوند و حتی در مواردی که چنین فرصتی فراهم شده، ستاره‌ی در حال انفجار بسیار دورتر از آن بوده است که بتوان جزئیات آن را دید.

اما در تاریخ ۱۰ آوریل ۲۰۲۴، هنگامی که ابرنواختر ۲۰۲۴ggi  در کهکشان مارپیچی نسبتا نزدیک NGC 3621 در صورت فلکی مار آبی (Hydra) در فاصله‌ی ۲۲ میلیون سال نوری از زمین منفجر شد، ستاره‌شناس یی یانگ (Yi Yang) از دانشگاه تسینگهوا در پکن دانست که باید فوراً دست به کار شود.

او و گروه بین‌المللی همکارانش از چین، اروپا، خاورمیانه و ایالات متحده، به سرعت درخواست زمان رصدی بر روی تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) در رصدخانه‌ی جنوبی اروپا (ESO) در شیلی را مطرح کردند تا بتوانند این ابرنواختر را مشاهده کنند. اولین مشاهدات تلسکوپ بسیار بزرگ مرحله‌ای را ثبت کردند که در آن ماده‌ای که در اثر انفجار در نزدیکی مرکز ستاره شتاب گرفته بود، از سطح آن عبور می‌کرد. برای چند ساعت، هندسه‌ی ستاره و انفجار آن به طور هم‌ زمان قابل مشاهده بود.

ستاره‌ای که دچار ابرنواختر شد، یک ابرغول سرخ عظیم با جرمی حدود ۱۲ تا ۱۵ برابر جرم خورشید بود. چنین ستارگانی هنگامی می‌میرند که دیگر نتوانند در هسته‌ی خود واکنش‌های همجوشی هسته‌ای انجام دهند. در این حالت، هسته‌ی ستاره در اثر گرانش فرومی‌ریزد و به یک ستاره‌ی نوترونی تبدیل می‌شود. لایه‌های بیرونی ستاره به سمت هسته سقوط می‌کنند و سپس با نیروی زیاد بازتاب می‌یابند، که این روند باعث انفجاری می‌شود که ستاره را از هم می‌گسلد.

در این فرایند، ستاره که از درون به بیرون تکه‌تکه می‌شود، به‌طور ناگهانی شروع به درخشیدن می‌کند. اما از آنجا که یک ابرغول سرخ بسیار عظیم است با شعاعی حدود ۲۵۰ میلیون کیلومتر یعنی ۵۰۰ برابر شعاع خورشید، حدود یک شبانه‌روز طول کشید تا موج ضربه‌ای بتواند از سطح قابل‌مشاهده‌ی ستاره بیرون بزند.

این همان لحظه‌ای بود که یانگ و همکارانشان در انتظارش بودند؛ اگر تنها یک روز دیرتر می‌رسیدند، این رویداد از دست می‌رفت. مشاهده‌ی لحظه‌ی خروج موج ضربه‌ای اهمیت زیادی دارد، زیرا کلید درک چگونگی از هم پاشیدن یک ستاره است. هرچند خود ابرنواختر تنها به صورت یک نقطه‌ی نوری قابل مشاهده بود، اما قطبش نور آن سرنخ‌هایی درباره‌ی هندسه‌ی این انفجار به دانشمندان داد. هندسه‌ی انفجار ابرنواختر اطلاعات بنیادی درباره‌ی تکامل ستارگان و فرآیندهای فیزیکی منجر به این آتش‌بازی‌های کیهانی به ما می‌دهد.

گروه پژوهشی با استفاده از طیف‌سنج FORS2 بر روی تلسکوپ بسیار بزرگ، از روشی به نام طیف‌قطب‌سنجی (spectropolarimetry) برای اندازه‌گیری قطبش نور استفاده کرد. طیف‌قطب‌سنجی اطلاعاتی درباره‌ی هندسه‌ی انفجار ارائه می‌دهد که سایر روش‌های رصدی قادر به نمایش آن نیستند، زیرا مقیاس‌های زاویه‌ای در این رویدادها بسیار کوچک‌اند.

نتایج نشان داد که شکل انفجار در لحظه‌ی خروج از ستاره، کمی تخت مانند یک زیتون یا انگور بوده است. اما نکته‌ی مهم این بود که انفجار به‌صورت متقارن گسترش یافته و حتی زمانی که با حلقه‌ای از مواد اطراف ستاره برخورد کرد، این تقارن خود را حفظ نمود.

این یافته‌ها نشان می‌دهد که احتمالا یک سازوکار فیزیکی مشترک موجب انفجار بسیاری از ستارگان پرجرم می‌شود؛ سازوکاری که دارای تقارن محوری مشخص بوده و در مقیاس‌های بزرگ عمل می‌کند. این نتایج به ستاره‌شناسان کمک می‌کند تا برخی از مدل‌های موجود درباره‌ی چگونگی شکل‌گیری موج ضربه‌ای در انفجارهای ابرنواختری را رد کرده و برخی دیگر را تقویت کنند.

به‌ویژه، بعضی از مدل‌ها پیشنهاد می‌کنند که موج ضربه‌ای می‌تواند هنگام عبور از هسته به سطح ستاره، با جذب ذرات ویژه‌ای به نام نوترینو انرژی بیشتری به‌دست آورد. با این حال، جذب نوترینو باید منجر به انفجارهایی بسیار نامتقارن شود چیزی که در این مشاهده دیده نشده است.

.

بیشتر بخوانید: طلای موجود در جهان از کجا آمده است؟