مگنتار اسرارآمیزی که احتمالا یک همدم داشته

* دانشمندان با یافتن یک ستاره ی گریزان در یک خوشه ی ستاره ای دوردست توانستند به این راز پی ببرند که چرا یک ابرنواختر سهمگین به جای آن که به سیاهچاله تبدیل شود، تنها یک جرم پسمان از خود به جا گذاشته.
برداشت هنری از مگنتار درون خوشه ی وسترلاند ۱- تصویر بزرگ تر
مگنتارها اجرام شگفت آور ابَرچگالی هستند که از انفجارهای ابرنواختری بر جا می مانند. آن ها نیرومندترین آهنرباهای شناخته شده در کیهانند: میلیون ها بار نیرومندتر از نیرومندترین آهنرباهای روی زمین.

اکنون یک گروه از اخترشناسان اروپایی بر این باورند که توانسته اند با بهره از تلسکوپ بسیار بزرگ (وی ال تی- VLT) در رصدخانه ی جنوبی اروپا (ESO) ستاره ی همدم یک مگنتار را برای نخستین بار بیابند. این دستاورد به توضیح چگونگی شکل گیری مگنتارها - معمایی که پیشینه اش به ۳۵ سال پیش می رسد- و این که چرا این یک مگنتار بر خلاف چشمداشت اخترشناسان، به سیاهچاله تبدیل نشد کمک می کند.

هنگامی که یک ستاره ی بزرگ زیر فشار گرانش خودش می رمبد و انفجار ابرنواختری روی می دهد، چیزی که از آن بر جا خواهد ماند یا یک ستاره ی نوترونی است یا یک سیاهچاله. مگنتارها گونه های کمیاب و بسیار شگرف از ستارگان نوترونی‌اند. مگنتارها هم مانند همه ی این گونه اجرام شگفت انگیز، کوچک و به گونه ای باورنکردنی چگالند - یک قاشق چایخوری از ماده ی ستاره ی نوترونی دارای جرمی در حدود یک میلیارد تُن است.

ولی آن ها (مگنتارها) میدان های مغناطیسی بی نهایت پرقدرتی نیز دارند. این ستارگان هنگامی که سطحشان دچار گونه ای تغییر تراز ناگهانی می شود (پدیده ای که اخترلرزه نام دارد و در اثر تنش های بزرگ در پوسته ی ستاره رخ می دهد)، مقادیر بسیاری پرتوی گاما آزاد می کند.
خوشه ی ستاره ای وسترلاند۱
جایگاه مگنتار و ستاره ای که احتمالا در گذشته
همدمش بوده را در تصویر می بینید
تصویر بزرگ تر: با نوشته- بدون نوشته

خوشه ی ستاره ای وسترلاند ۱ که با فاصله ی ۱۶ هزار سال نوری از زمین، در صورت فلکی آتشدان جای دارد (۱)، منزلگاه یکی از دو دوجین مگنتار شناخته شده در کهکشان راه شیری است. این خوشه با عنوان CXOU J164710.2-455216 خوانده می شود و به شدت مایه ی شگفتی و سردرگمی اخترشناسان شده است.

سایمون کلارک، نویسنده ی اصلی گزارشنامه ی این دستاوردها می گوید: «ما در بررسی پیشینمان (eso1034) نشان دادیم که مگنتار درون خوشه ی وسترلاند ۱ می بایست در پی مرگ انفجاریِ یک ستاره با جرم حدود ۴۰ برابر جرم خورشید پدید آمده باشد (eso0510). ولی این مشکل دیگری را در پی آورد، زیرا چیزی که انتظار می رود اینست که ستارگانی تا این اندازه پرجرم در پایان زندگی برُمبند و یک سیاهچاله پدید آورند نه یک ستاره ی نوترونی. ما نتوانستیم بفهمیم این ستاره چگونه توانسته به یک مگنتار تبدیل شود.»

اخترشناسان راه حلی برای این راز پیشنهاد کردند. آن ها نشان دادند که این مگنتار در پی برهم کنش میان دو ستاره ی بسیار پرجرم پدید آمده که در یک سامانه ی دوتایی به گرد یکدیگر می چرخیدند و فاصله‌شان به اندازه ای کم بوده که هر دو می‌توانسته اند درون مدار زمین به گرد خورشید جا شوند. ولی تا امروز هیچ ستاره ی همدمی در جایگاه مگنتاری که درون وسترلاند ۱ است یافته نشده، از همین رو اخترشناسان VLT را به کار گرفتند تا در بخش های دیگر خوشه به دنبال این همدم بگردند.

آن ها به جستجوی ستارگان گریزان پرداختند -اجرامی که با سرعت های بسیار بالا در حال گریز از خوشه اند و چه بسا در پی انفجار همان ابرنواختری که این مگنتار را پدید آورده از مدارشان به بیرون پرت شده اند. در این جستجو یک ستاره با نام وسترلاند ۵-۱ درست با همین سرنوشت یافته شد (۲).

بن ریچی از دانشگاه آزاد انگلستان و یکی از نویسندگان پژوهشنامه ی تازه می گوید: «این ستاره نه تنها آن سرعت بالایی را که در صورتِ پرت شدن در اثر انفجار ابرانوختر باید پیدا می کرد داشت، بلکه سه ویژگی دیگر هم داشت که به نظر نمی‌رسد یک ستاره ی تنها بتواند هر سه را با هم داشته باشد: جرم اندک، درخشش بالا، و ساختار سرشار از کربن. گرد آمدن این سه ویژگی در یک تک ستاره نشانه ی بارز آنست که این ستاره در آغاز می بایست در یک سامانه ی دوتایی به دنیا آمده و دارای یک همدم بوده باشد.»
نمای میدان گسترده از آسمان پیرامون خوشه ی
وسترلاند ۱. تصویر بزرگ تر

این یافته به اخترشناسان اجازه داد تا داستان زندگی ستاره ای که بر خلاف چشمداشت ها به جای یک سیاهچاله، این مگنتار را پدید آورد را بازسازی کنند (۳).

در گام نخست فرآیند، همدم سنگین ترِ سامانه ی دوتایی سوختش ته کشید و شروع به پس زدن لایه های بیرونی اش و فرستادن و افزودن آن ها به همدم کم جرم تر کرد (همدم کم جرم همانست که بعدا تبدیل به مگنتار شد)؛ در نتیجه باعث شد این همدم سبک تر با سرعت بیشتر و بیشتری به گرد محورش بچرخد. به نظر می رسد این چرخش سریع تر جزء اساسی و بنیادی در شکل گیری میدان مغناطیسی ابَرنیرومند مگنتار بوده.

در گام دوم، این روند افزایش جرم باعث شد تا خود ستاره ی همدم به اندازه کافی پرجرم شود و اکنون نوبت او بود که بخش بزرگی از جرم تازه به دست آورده اش را پس بزند. بیشتر این جرم پراکنده شد و از بین رفت ولی بخشی دیگر دوباره به ستاره ی نخست پس داده شد، یعنی همین ستاره ای که امروز با نام وسترلاند ۵-۱ می شناسیم.

فرانسیسکو ناخارو از مرکز اخترزیست شناسی اسپانیا که یکی از این پژوهشگران نیز بود در پایان می گوید: «همین فرآیند دادوستد مواد بود که این شناسه های شیمیایی یگانه و منحصر بفرد را به وسترلاند ۵-۱ بخشید و اجازه تا داد همدمش آنقدر کوچک شود و به سطح جرمی آنقدر پایین برسد که به جای یک سیاهچاله، تبدیل به یک مگنتار شود. یک بازی "pass the parcel" ستاره ای با پیامدهای کیهانی!»

به نظر می رسد عضو یک ستاره ی دوتایی بودن می تواند از دلایل بنیادی پدید آمدن یک مگنتار باشد. ظاهرا چرخش سریعی که در اثر دادوستد مواد میان دو ستاره رخ می دهد برای شکل گیری میدان مغناطیسی ابَرنیرومند ضروری است و پس از آن هم یک مرحله ی دوم دادوستد به مگنتارِ آینده ی ما اجازه می دهد تا آنقدر از جرمش بکاهد که به هنگام مرگ، نرُمبد و به سیاهچاله تبدیل نشود.

یادداشت ها:
۱) خوشه ی ستاره ای باز Westerlund 1 (وسترلاند ۱) در سال ۱۹۶۱ از استرالیا و توسط اخترشناس سوئدی، بن وسترلاند، یافته شد. این اخترشناس از سال ۱۹۷۰ تا ۱۹۷۴ مدیر ESO در شیلی بود. این خوشه پشت یک ابر غول پیکر از گاز و غبار میان ستاره ای جای دارد که بیشتر نور دیدنی (مریی) آن را از چشم ما پنهان ساخته است. نور آن در اثر این عامل بیش از ۱۰۰ هزار برابر کاسته شده و از همین روست که دانشمندان تا این اندازه دیر به سرشت راستین این خوشه ی ویژه پی بردند.

وسترلاند ۱ یک آزمایشگاه طبیعی بی همتا برای بررسی بالاترین حد فیزیک ستارگان است، و به اخترشناسان کمک می کند تا شیوه ی مرگ و زندگی بزرگ ترین ستارگان کهکشان راه شیری را دریابند. آن ها با رصدهایشان پی برده اند که این خوشه ی کم مانند به احتمال بسیار جرمی دستکم ۱۰۰ هزار برابر خورشید دارد، و همه ی ستارگانش در ناحیه ای به پهنای کمتر از ۶ سال نوری گرد هم آمده اند. از هیمن رو به نظر می رسد وسترلاند ۱ پرجرم‌ترین خوشه ی فشرده ی جوانی است که تاکنون در کهکشان راه شیری شناسایی شده.

همه ی ستارگانی که تاکنون در وسترلاند ۱ بررسی شده اند دستکم ۳۰ تا ۴۰ برابر خورشید جرم داشته اند. از آن جایی که چنین ستارگانی زندگی به نسبت کوتاهی دارند - کوتاه به زبان اخترشناسی- پس وسترلاند ۱ هم می بایست بسیار جوان باشد. اخترشناسان سن آن را میان ۳.۵ تا ۵ میلیون سال برآورد کرده اند. بنابراین وسترلاند ۱ آشکارا یک خوشه ی نوزاد در کهکشانمان است.

۲) عنوان کامل رده بنده ی این خوشه Cl* Westerlund 1 W 5 است.

۳) با بالا رفتن سن ستارگان، واکنش های هسته ای آن ها آرایش شیمیایی‌شان را تغییر می دهد-- عنصرهایی که به عنوان سوخت واکنش ها به کار می‌رفتند تمام می شوند و محصول واکنش های آن ها توده و انباشته می شود. این محصول در آغاز تنها سرشار از هیدروژن و نیتروژن است ولی کربن کمی دارد و تنها در گام های بسیار پایانی زندگی ستاره است که محصول کربن دار فراوان تر می شود و به جایش، هیدروژن و نیتروژن به شدت کم می‌شوند- گمان می رود برای ستارگان تکی ناممکن باشد که همزمان سرشار از هیدروژن، نیتروژن، و کربن باشند، در حالی که وسترلاند ۵-۱ چنین است [و همین، از دلایلی است که نشان می دهد این ستاره نمی توانسته از آغاز تنها بوده باشد.-م]

واژه نامه:
Magnetar - supernova - magnet - Earth - ESO - Very Large Telescope - VLT - black hole - star - neutron star - magnetic field - gamma ray - starquake - crust - Westerlund 1 - star cluster - constellation of Ara - Altar - CXOU J164710.2-455216 - Sun - Simon Clark - binary system - runaway star - 1-5 - carbon - Ben Ritchie - Francisco Najarro - Centro de Astrobiología - open cluster - Bengt Westerlund - interstellar cloud - Milky Way galaxy - Cl* Westerlund 1 W 5 - nuclear reaction - element - hydrogen - nitrogen -

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه