مرگ اسرارآمیز ابرغول‌های آبی

بزرگترین ستارگان کیهان در زمان مرگ می‌توانند حالت‌هایی شگفت‌انگیز از ماده را پدید بیاورند که از نخستین جزء ثانیه‌ی پس از مهبانگ به بعد، دیگر به طور معمول در کیهان دیده نشده. رویداد مرگ این ستارگان می‌تواند انرژی کافی برای انفجارهای سهمگین را تولید کند.

دانشمندان پی برده‌اند که در انفجار ابرنواختری ستارگان ابرغول آبی، حالت‌های شگفت‌آوری از ماده، مانند پلاسمای کوارک-گلوئون پدید می‌آید. ابرغول‌های آبی ستارگانی هیولاپیکردند که تا ۱۰۰۰ برابر خورشید رشد می‌کنند و قطرشان مدار مشتری را می‌پوشاند، همان‌گونه که در این طرح ناسا دیده می‌شود.

یک ابرنواختر انفجاریست که می‌تواند یک ستاره را برای زمان کوتاهی از کل ستارگان کهکشانش پرنورتر کند. این برون‌ریزی‌ها زمانی رخ می‌دهند که یک ستاره‌ی غول پیکر با جرم ۱۰ برابر خورشید یا بیشتر، سوخت هسته‌ایش به پایان می‌رسد. در این هنگام هسته‌ی آنها زیر گرانش باورنکردنی خودش می‌رُمبد، و سرانجام به یک سیاهچاله یا یک ستاره‌ی نوترونی تبدیل می‌شود.

پژوهشی در گذشته نشان داده بود که در زمان رُمبش هسته‌ی یک ستاره، فورانی از نوترینوها پدید می‌آید که بیشتر انرژی ناشی از این رمبش را به بیرون پس می‌زند. با برخورد این نوترینوها به پوسته‌ی مواد پیرامون هسته، این پوسته داغ می‌شود و به گونه‌ای انفجاری به بیرون پرتاب شده و یک ابرنواختر رخ می‌دهد.

ولی این پژوهش نمی‌توانست رخ دادن ابرنواختر در ستارگان بسیار بزرگِ "ابرغول آبی" که جرمی بیش از ۵۰ برابر خورشید دارند را توضیح بدهد، هر چند که انفجار ابرنواختری این گونه ستارگان در گذشته دیده شده. بر پایه‌ی شبیه‌سازی‌های بسیار پیشرفته‌ی کنونی، رمبش هسته‌ی این ستارگان می‌تواند به "ابرنواخترهای ناکام" بیانجامد. در این ابرنواخترها یک سیاهچاله پدید می‌آید ولی این که نوترینوها پوسته‌ی بیرونی را به اندازه‌ی کافی داغ کنند که در انفجاری ابرنواختری به بیرون پرتاب شود رخ نمی‌دهد.

اکنون، پژوهشگران می‌گویند ابرغول‌های آبی هم می‌تواند دستخوش انفجار ابرنواختری شوند، زیرا آنها می‌توانند با از هم پاشاندن نوترون‌ها و پروتون‌ها، حالت‌های بیگانه‌ای از ماده را تولید کنند. سوپی از ذرات که در این فرآیند پدید می‌آید چیزیست که از پس از نخستین دم مهبانگ، دیگر به طور معمول در جهان هستی دیده نشده.

انفجار ستاره‌ی کوارکی

هسته‌ی اتم از ذراتی به نام نوکلئون تشکیل شده که شامل نوترون‌ها و پروتون‌ها می‌شوند. نوکلئون‌ها هم به نوبه‌ی خود، هر یک از سه ذره به نام کوارک تشکیل شده‌اند. این سه کوارک با ذراتی به نام گلوئون، درون پروتون‌ها و نوترون‌ها به هم چسبیده‌اند.

نوکلئون‌ها در فشار و دمای بی‌اندازه بالا می‌توانند از هم بپاشند و حالت شگفت‌انگیزی از ماده به نام "پلاسمای کوارک-گلوئون" را پدید بیاورند. به گفته‌ی نویسنده‌ی اصلی این پژوهش، توبیاس فیشر از دانشگاه برسلاو لهستان، این فرآیند واپاشی که به نام "وا-پربَست کوارک" (quark deconfinement) شناخته می‌شود، می‌تواند "مقدار فراوانی گرما" تولید کند که به یک ابرنواختر بیانجامد.

این دانشمندان یک شبیه‌سازی رایانه‌ای برای رویداد ابرنواختر در یک ابرغول آبی به جرم ۵۰ برابر خورشید انجام دادند. آنها پی بردند که واپربست کوارک‌ها می‌تواند طیف گسترده‌ای از ابرنواخترهای گوناگون را توضیح دهد. آنها همچنین دریافتند که پس از انفجار ابرنواختری در ابرغول‌های آبی، پسماند آنها می‌تواند یک "ستاره‌ی دورگه" پدید بیاورد- ستارگان نوترونی‌ای به جرم حدود دو برابر خورشید، با هسته‌های ساخته شده از سوپ کوارک‌های آزاد.

یک سرنخ تازه؟

یک راه برای پی بردن به این که آیا واقعا وا-پربست کوارک‌ها واقعا در دل ابرغول‌های آبیِ رو به مرگ رخ می‌‌دهد یا نه، کمک گرفتن از نوترینوهاست.

رمبش هسته‌ی یک ستاره به فورانی از نوترینوها می‌انجامد، ولی بر پایه‌ی محاسبه‌های این دانشمندان، فروپاشی نوکلئون‌ها در یک سوپ کوارکی، یک موج شوک تولید می‌کند که آن هم به نوبه‌ی خود فوران دومی از نوترینوها را پدید می‌آورد. این دانشمندان می‌گویند پژوهش آینده می‌تواند ابرنواخترهای ابرغول‌های آبی را برای هر دوی این فوران‌های نوترینو بررسی کرده، و به تایید این مدل و روشن کردن جزییاتی درباره‌ی پیدایش پلاسمای کوارک-گلوئون که همچنان یک راز است کمک کند.

راه دیگر برای پی بردن به این که این وا-پربست کوارکی رخ می‌دهد یا نه، جستجوی ستارگان دورگه است [که باید در ابرنواختر ابرغول‌های آبی پدید بیاید]. به گفته‌ی یکی از این پژوهشگران، توماس کلین از دانشگاه ایالتی کالیفرنیا، اگرچه این ستارگان باید بسیار همانند ستارگان نوترونی باشند، ولی فرآیند چرخش و خنک شدن آنها تفاوت چشمگیری با ستارگان نوترونی دارد.

جزییات پژوهش در شماره‌ی ۲۲ اکتبر نشریه‌ی نیچر آسترونومی منتشر شده.

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

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:

star - Big Bang - supernova - galaxy - sun - black hole - neutron star - core - neutrino - blue supergiant - core collapse - failed supernova - proton - neutron - nuclei - atom - nucleon - quark - gluon - quark-gluon plasm - quark deconfinement - Tobias Fischer - University of Wrocław - Poland - hybrid star - shock wave - Thomas Klähn - California State University - Long Beach - Nature Astronomy - NASA

منبع: Space.com

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان