یافتن ابرنواختری عجیب که میتواند نظریههای علم نجوم را دگرگون سازد
برای نخستین بار، ستارهشناسان توانستهاند لایههای درونی یک ستارهای که به انفجار درآمده را مشاهده کنند و عناصر هسته آن را بررسی نمایند.
این پدیده کیهانی که به نام SN 2021yf شناخته میشود، در فاصلهای معادل ۲٫۲ میلیارد سال نوری از کره زمین رخ داده و نشانههایی از سیلیسیم، گوگرد و آرگون یونیزه را به نمایش میگذارد؛ عناصری که تابحال در هیچ ابرنواختری شناسایی نشده بودند و غالباً زیر لایههای سطحی دفن شدهاند.
استیو شولزه، پژوهشگر ارشد مرکز اخترفیزیک دانشگاه نورثوسترن و نویسنده اصلی این مطالعه، در این باره میگوید: «این اولین بار است که یک ستاره را مشاهده میکنیم که تقریباً به طور کامل برهنه شده است. این مشاهدات به ما درک بهتری از ساختار ستارهها میدهد و اثبات میکند که ستارهها قادر به از دست دادن مقدار قابل توجهی مواد قبل از نابودی خود هستند».
این یافتهها که در مقالهای با عنوان «مکان استقرار کیهانی سیلیسیم و گوگرد که از طریق یک نوع جدید از انفجار ابرنواختری نمایان شده» منتشر شده، برخی از نظریههای موجود درباره ساختار ستارههای منفجرشده را تأیید میکند، اما همچنین سؤالات جدیدی را نیز مطرح میسازد.
نظریه دیرینه معتقد است ستارهها با لایههایی مشابه پیاز شکل میگیرند که هر لایه از عناصر مختلفی تشکیل شده و به سمت هسته سنگینتر میشوند. با اینکه این مدل به طور گستردهای مورد پذیرش قرار گرفته، اما مشاهده مستقیم لایههای عمیقتر یک ستاره تا به امروز تقریباً غیرممکن بوده است.
دادههای جدید از رصدخانه کک تأییدیه قابل توجهی از این مدل فراهم میآورند. با نمایان کردن ترکیب درونی یک ستاره در آستانه انفجار، این مشاهدات بهترین شواهد را تاکنون به طور مستقیم از ساختار لایهای پیشبینی شده توسط نظریه به نمایش میگذارند.
اما این مشاهدات همچنین چالشی ایجاد میکند. اخترفیزیکدانان میدانند که ستارههای پرجرم به عنوان ابرنواختر قبل از انفجار خود، مقادیری از مواد را از دست میدهند.
امواج ضربهای ناشی از این مواد با محیط اطراف تعامل کرده و آن را گرم کرده و اثرات نوری مشهودی را به وجود میآورند. با این حال، SN 2021yf باید مواد بسیار بیشتری نسبت به آنچه که تصور میشده، خارج کرده باشد؛ زیرا هسته آن به وضوح قابل مشاهده است.
آدام میلر، استاد فیزیک و نجوم در دانشگاه نورثوسترن و نویسنده ارشد این مطالعه، اضافه میکند: «این رویداد به معنای واقعی کلمه چیزی است که قبلاً دیده نشده است. این ستاره به ما نشان میدهد که تصورات و تئوریهای ما در مورد روند تحول ستارهها چندان کامل نیستند. هرچند کتابهای درسی ممکن است نادرست نباشند، اما نمیتوانند تمام پدیدههای طبیعی را به شکل جامع توصیف کنند».
شایان ذکر است که ستارههای با جرم زیاد این توانایی را دارند که عناصر سبکتر را در فرآیندی به نام nucleosynthesis به عناصر سنگینتر تبدیل کنند. یک ستاره پرجرم در طول چرخه حیات خود، ابتدا عناصر سبکتری مانند هیدروژن و هلیوم را در لایههای بیرونی خود میسوزاند و سپس در هسته، عناصر سنگینتر را به تدریج در لایههای عمیقتر میسوزاند.
سرانجام، ستاره به یک هسته آهن میرسد. آهن نمیتواند برای تولید بیشتر انرژی بسوزد، بنابراین زمانی که بخش عمده هسته تشکیل شده از آهن باشد، فرایند احتراق متوقف میگردد. در غیاب فشار بیرونی ایجاد شده توسط احتراق، ستاره به درون خود فرو میافتد و به عنوان یک ابرنواختر منفجر میشود.
الکس فیلیپنکو، استاد نجوم در دانشگاه کالیفرنیا برکلی و نویسنده مشترک این مقاله، که در زمان کشف SN 2021yf با رصدخانه کک همکاری داشته است، خاطرنشان میکند: «کشف یک کلاس جدید از ستارههای انفجاری بسیار هیجانانگیز است، به ویژه زیرا این موضوع تأییدکننده برخی از نظریات ما درباره چگونگی تحول ستارههای پرجرم در گذر زمان است و در عین حال معماهای جالب جدیدی را به وجود میآورد».
محققان بر این باورند که محتملترین توضیح این است که این ستاره پرجرم به سادگی دچار تکهتکه شدن شده است. این کشف ضرورت ادامه تحقیقات بر روی این ابرنواخترهای نادر را برای درک بیشتر آنها مورد تأکید قرار میدهد.
