راز کاهش وزن بزرگ ترین ستاره کهکشان راه شیری

یک گروه از اخترشناسان با بهره از تلسکوپ بسیار بزرگ (وی‌ال‌تی، VLT) در رصدخانه ی جنوبی اروپا (ESO) پرجزییات ترین عکس هایی که تا به امروز از ستاره ی فراغولِ "وی وای سگ بزرگ" در فاصله ی ۳۸۴۰ سال نوری زمین دیده شده را گرفته اند. این تصاویر نشان می دهند که چگونه بزرگیِ نامنتظره ی ذرات غبار پیرامون این ستاره ی رو به مرگ، باعث از دست رفتن چشمگیر جرم آن می شود. این فرآیند که اکنون برای نخستین بار درک و شناخته شده، برای آماده سازی چنین ستارگان غول پیکری جهت روبرو شدن با مرگ ابرنواختری خودشان، فرآیندی ضروری است.

در این تصویرِ نمای بسیار نزدیک که با بهره از سامانه ی SPHERE  گرفته شده، خود ستاره ی وی وای سگ بزرگ در پشت قرص پوشاننده ی دستگاه پنهان است. ضربدرها به دلیل ویژگی های ساختمانی دستگاه پدید آمده اند. در این پیوند می توانید هر بخش عکس که خواستید را بزرگنمایی کنید.

وی وای سگ بزرگ (VY Canis Majoris) یک هیولای ستاره ایست، یک فراغول سرخ، یکی از بزرگ ترین ستارگان شناخته شده در کهکشان راه شیری که ۳۰-۴۰ برابر خورشید جرم دارد و ۳۰۰ هزار بار از آن درخشان تر است. این ستاره که با ورود به گام های پایانی زندگیش گسترش چشمگیری پیدا کرده، در وضعیت کنونی‌ به اندازه ایست که اگر در جای خورشید بود، تا مدار مشتری را پر می کرد.

رصدهای تازه از این ستاره با کمک دستگاه SPHERE روی تلسکوپ وی‌ال‌تی انجام شده. سامانه ی اپتیک سازگارِ این دستگاه تصویر اجرام آسمانی را با درجه ی بالاتری نسبت به سامانه های اپتیک سازگارِ پیشین تصحیح می کند و باعث می شود ساختارهای بسیار نزدیک به چشمه های درخشان نور، با جزییات عالی دیده شوند [۱]. دستگاه SPHERE آشکارا نشان داد که چگونه پرتوی درخشان وی وای سگ بزرگ دارد ابرهای مواد پیرامونش را روشن می کند.

و این دانشمندان با گذاشتن دستگاه SPHERE روی حالت ZIMPOL نه تنها توانستند ژرفای بیشتری از قلب ابر گاز و غبار پیرامون ستاره را ببینند، بلکه توانستند این را هم ببینند که چگونه نور ستاره توسط این مواد پبرامونی پراکنده و قطبیده می شود. این سنجش ها عاملی کلیدی برای پی بردن به ویژگی های نه چندان آشکار گرد و غبار بود.

این نمای میدان گسترده آسمان پیرامون فراغول بسیار درخشانِ
وی‌وای سگ بزرگ را نشان می‌دهد، یکی از بزرگترین ستارگان
شناخته شده در کهکشان راه شیری. خود ستاره در مرکز تصویر
دیده می شود، با ابرهای برافروخته ی غبار و گاز هیدروژن، و
خوشه ی ستاره ایِ درخشان پیرامون ستاره ی پرنور دیگری به
نام تاو سگ بزرگ در بالا، سمت راست. این عکس یکی از
دستاوردهای پیمایش دیجیتالی آسمان اسلون ۲ است.
اندازه ی بسیار بزرگ تر (۱۶.۲ مگابایت)

بررسی دقیق قطبش نور ستاره نشان داد که اندازه ی نسبی این دانه های غبار بزرگ است، به پهنای ۰.۵ میکرومتر. این شاید به نظر کوچک بیاید ولی حدود ۵۰ بار بزرگ تر از ذرات غباریست که به طور معمول در فضای میان‌ستاره ای پیدا می شود.

ستارگان بزرگ و پرجرم در زمان گسترش خود مقادیر فراوانی از مواد پس می زنند- وی وای سگ بزرگ در هر سال ۳۰ برابر جرم زمین را به شکل گاز و غبار از سطحش پس می زند. این ابرِ مواد تا پیش از انفجارِ ستاره رو به بیرون پخش می شود. با انفجار ستاره، بخشی از آن نابود می شود و بخش دیگر هم در فضای میان‌ستاره ای پراکنده می گردد. این مواد که عنصرهای سنگین تری که در انفجار ابرنواختر ساخته شده نیز به آن افزوده شده، بعدها دوباره به کار می رود و نسل بعدی ستارگان را می سازد که بخشی از آن را هم برای ساختن سیاره هایشان به کار می برند.

این که لایه های بیرونی این ستارگان غول پیکر تا پیش از انفجار آن ها چگونه پس زده و به فضای میان‌ستاره ای دمیده می شود تاکنون برای دانشمندان یک راز مانده بود. با این حال همیشه "فشار تابشی" به عنوان بالاترین احتمال برای چیزی که به این پس‌زنی می انجامیده شناخته می شده، یعنی نیرویی که از نور ستاره به بیرون وارد می شود. از آنجایی که این فشار بسیار ضعیف است، این فرآیند بر پایه ی درشت بودن دانه های غبار انجام می شود؛ زیرا سطح غبارها باید به اندازه ی کافی گسترده باشد که نیروی تابش بتواند فشار کارآمدی بر آن وارد کند [۲].

نویسنده ی اصلی پژوهش، پیتر سیکلونا از بنیاد اخترشناسی و اخترفیزیک تایوان می گوید: «ستارگان بزرگ زندگی کوتاهی دارند. این ستارگان هنگامی که به روزهای پایان زندگیشان نزدیک می شوند جرم فراوانی از دست می دهند. در گذشته، ما تنها می توانستیم نظریه هایی درباره ی چگونگی رخ دادن این فرآیند بدهیم. ولی اکنون با داده های تازه ی SPHERE، دانه های بزرگی از غبار را پیرامون این فراغول یافته ایم. این ذرات به اندازه ی کافی بزرگ هستند که در اثر فشار تابش شدید ستاره هل داده شوند، چیزی که هدررفت سریع جرم از این ستاره را توضیح می دهد.»

دیدن دانه های بزرگی از غبار آن هم تا این اندازه نزدیک به ستاره به این معناست که ابر پیرامون ستاره می تواند به گونه ی کارآمدی نور دیدنی (مریی) ستاره را بپراکند و در اثر فشار تابشی ستاره پس زده شود. اندازه ی این دانه های غبار همچنین بدین معناست که به احتمال بسیار، بیشتر آن ها از تابشی که در مرگ ابرنواختری و اجتناب ناپذیرِ وی وای سگ بزرگ پدید خواهد آمد جان به در خواهند برد [۳]. این غبارها سپس به مواد محیط میان‌ستاره ای افزوده خواهند شد و نسل های بعدی ستارگان و سیاره های آن ها را پدید خواهد آورد.

در ویدیوی زیر بخشی از صفحه ی کهکشان در صورت فلکی سگ بزرگ، بزرگنمایی شده و به ستاره ی وی وای سگ بزرگ می رسد. برای دریافت ویدیو در اندازه ها و نگارش های گوناگون به این پیوند بروید:

----------------------------------------------------

یادداشت ها:

۱] سامانه ی SPHERE/ZIMPOL با بیشترین بهره از ترفند اپتیک سازگار، عکس های با پراش محدود پدید می آورد به گونه ای که عکس هایش نسبت به سامانه ی های اپتیک سازگار پیشین، بیشترین نزدیکی را با عکس های گرفته شده در بیرون از جو دارند. اپتیک بی‌اندازه سازگار همچنین به دانشمندان اجازه می دهد تا اجسام بسیار کم نورتر را در جاهایی بسیار نزدیک به یک ستاره ی درخشان ببینند.

عکس های این پژوهش تازه در طیف نور دیدنی (مریی) هم گرفته شده اند- طول موج های کوتاه تر از فروسرخ-نزدیک، که بیشتر تصویربرداری های اپتیک سازگار گذشته در آن محدوده انجام شده بود. این دو عامل باعث شد نسبت به عکس های پیشینِ تلسکوپ وی‌ال‌تی، عکس هایی بسیار واضح تر گرفته شود. با بهره از تداخل سنج وی‌ال‌تی (VLTI) وضوح فضایی بالاتراز این هم به دست آمده ولی این تداخل سنج عکسبرداری مستقیم انجام نمی دهد.

۳] ذرات غبار باید به اندازه ی کافی بزرگ و پهن باشند که نور ستاره بتواند بر آن ها فشار وارد کرده و آن ها را هُل دهد، ولی نه آنقدر بزرگ که به آسانی ته نشین شوند. اگر بیش از اندازه کوچک باشد، نور ستاره از لابلای غبارها می گذرد، اگر بیش از اندازه بزرگ باشد، سنگین تر از آن می شود که نور ستاره بتواند بر آن فشار بیاورد. غباری که این دانشمندان پیرامون وی وای سگ بزرگ دیدند درست به اندازه ای بود که نور ستاره بتواند بیشترین فشار رو به بیرون را بر آن وارد کند.

۳] این انفجار در استاندارهای کیهانی به زودی رخ خواهد داد، ولی نیازی به آماده باش نیست، زیرا به احتمال بسیار، هنوز چند صد هزار سالی به آن مانده. از چشم انداز زمین انفجاری تماشایی خواهد بود -چه بسا به روشنی ماه- ولی خطری برای زندگی زمینی در پی نخواهد داشت.

واژه نامه:

ESO - Very Large Telescope - VLT - hypergiant - star - VY Canis Majoris - supernova - goliath - Milky Way - Sun - Jupiter - SPHERE - adaptive optics - ZIMPOL - polarisation - Earth - element - planet - Peter Scicluna - Academia Sinica Institute for Astronomy and Astrophysics - radiation pressure - visible light - wavelength - infrared - spatial resolution - VLTI - interferometer - Moon

منبع: رصدخانه جنوبی اروپا (ESO)

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان