کوتوله سفیدی که اخترشناسان را شگفت‌زده کرده

اخترشناسان یک برون‌ریزی پرتو X درخشان را از ستاره‌ای در ابر ماژلانی کوچک، ۲۰۰ هزار سال نوری دورتر از زمین دیده‌اند. آمیزه‌ی داده‌های پرتو ایکس و نوری نشان می‌دهد که سرچشمه‌ی این درخشش یک کوتوله‌ی سفید است که شاید سریع‌ترین نرخ رشد را در میان کوتوله‌های سفیدی که تاکنون یافته شده داشته باشد.

برداشت هنری از یک سامانه‌ی دوتایی که در آن، یک کوتوله‌ی سفید گازهای همدمش را می‌کشد. این تصویر در اندازه‌ی بزرگ‌تر (۹.۲ مگ)

خورشید ما تا چند میلیارد سال دیگر بیشتر سوخت هسته‌ایش به پایان می‌رسد و با فشرده شدن، یک "کوتوله‌ی سفید" بسیار کوچک‌تر و کم‌نورتر به بزرگی حدود دو برابر زمین و گرانش سطحی صدها هزار برابر آن از خود به جا می‌گذارد.

برخلاف خورشید ما، بیشتر ستارگان از جمله کوتوله‌های سفید، تنها نیستند و همدمی دارند که با آن یک "سامانه‌ی دوتایی" ساخته‌اند. اگر این دو به اندازه‌ی کافی به هم نزدیک باشند، کوتوله‌ی سفید می‌تواند با گرانش هولناکش مواد را از همدمش به سوی خود بکشد.

دانشمندان در پژوهش تازه‌ای که بر پایه‌ی داده‌های رصدخانه‌ی پرتو ایکس چاندرای ناسا و رصدخانه‌ی سویفت انجام شده، تابش پرتو ایکس ویژه‌ای از یک سامانه‌ی دوتایی که یک کوتوله‌ی سفید به نام ASASSN-16oh در آنست دریافت کرده‌اند. این کشف شامل پرتو ایکس کم-انرژی (چیزی که اخترشناسان به آن پرتو ایکس "نرم" می‌گویند) که در دماهای چند صد هزار درجه پدید می‌آید هم می‌شود. بر خلاف آن، پرتو ایک پرانرژی یا "سخت" نشانگر پدیده‌هایست که در دماهای چند ده میلیون درجه رخ می‌دهد. تابش پرتو ایکسِ ASASSN-16oh بسیار درخشان‌تر از پرتو ایکس نرمیست که از جو یک ستاره‌ی معمولی می‌آید و از این رو باید آن را از رده‌ی ویژه‌ی چشمه‌های پرتو X ابَر-نرم (supersoft) دانست.

اخترشناسان تا مدت‌ها می‌پنداشته‌اند تابش پرتو ایکس ابر-نرم از کوتوله‌های سفید در اثر همجوشی هسته‌ای در یک لایه‌ی داغ و چگال از هسته‌های هلیوم و هیدروژن پدید می‌آید. این ماده ی گریزا (فرّار) از موادی که کوتوله‌ی سفید از همدمش کشیده و بر روی سطح خود انباشته درست شده، و به یک همجوشی انفجاری هسته‌ای، بسیار همانند یک بمب هیدروژنی می‌انجامد.

ولی ASASSN-16oh چیز بیشتری به این ماجرا می‌افزاید. این سامانه‌ی دوتایی به کمک پیمایش خودکار سراسر آسمان برای ابرنواخترها (ASASSN) یافته شد، مجموعه‌ای از حدود ۲۰ تلسکوپ نوری در سراسر جهان که هر شب سرتاسر آسمان را در جستجوی ابرنواخترها و دیگر پدیده‌های زودگذر می‌کاوند. پس از یافته شدن این سامانه، اخترشناسان با بهره از چاندرا و سویفت گسیل پرتو ایکس ابر-نرمِ آن را آشکار کردند.

گزارش این کشف روز ۳ دسامبر در نشریه‌ی نیچر آسترونومی منتشر شده. نویسنده‌ی اصلی پژوهش، پرفسور تام ماکارونه می‌گوید : «در گذشته همه‌ی چشمه‌های ابرنرم مربوط به همجوشی هسته‌ای در سطح کوتوله‌های سفید بود.»

اگر دلیل تابش پرتو ایکس ابرنرم در ASASSN-16oh، همجوشی هسته‌ای باشد، این تابش باید با یک انفجار آغاز شده و نورش می‌بایست از سرتاسر طح کوتوله‌ی سفید می‌آمد. ولی افزایش پرتوی دیدنیِ (مرییِ) آن به آن اندازه‌ سریع نبود که بتواند ناشی از یک انفجار باشد، و داده‌های چاندرا هم نشان می‌داد که تابش آن از یک منطقه‌ی کوچکتر از سطح کوتوله‌ی سفید آمده. این تابش همچنین در طیف دیدنی صد برابر کم‌نورتر از چیزی بود که از همجوشی هسته‌ای روی سطح کوتوله‌ی سفید انتظار می‌رود. این مشاهدات، و همچنین دیده نشدن نشانه‌ای از برون‌ریزی گاز از کوتوله‌ی سفید، بحث‌های داغی بر ضد همجوشی روی سطح این کوتوله‌ی سفید به دنبال آورد.

از آنجایی که هیچ یک از نشانه‌های همجوشی هسته‌ای در این رویداد دیده نشد، پژوهشگران یک نظریه‌ی متفاوت ارایه کردند. در توضیح مربوط به همجوشی آمده که کوتوله‌ی سفید گازهای همدمش -یک غول سرخ- را در فرآیندی به نام برافزایش به سوی خود می‌کشد و یک قرص گازی بزرگ پیرامون خود درست می‌کند. این مواد در مسیری مارپیچی به سوی کوتوله فروکشیده شده و در این مسیر داغ و داغ تر می‌شوند. این به تولید پرتو ایکس در کمربندی که گازهای قرص در آن با ستاره تماس پیدا می‌کنند می‌انجامد. نرخ برون‌ریزی در این قرص به شدت متغیر است. با آغاز سریع‌تر شدنِ نرخ برون‌ریزی، درخشش پرتو ایکس سامانه هم بسیار افزایش می‌یابد.

ماکارونه می‌گوید: «نرخ این ورابری جرم (انتقال جرم) از همه‌ی سامانه‌هایی که در گذشته دیده بودیم بالاتر است.»

اگر کوتوله‌ی سفید به افزایش جرمش ادامه دهد و از یک حد جرم بالاتر رود، در یک ابرنواختر گونه‌ی یکم-ای (Type Ia) منفجر می‌شود، گونه‌ای رویداد که دانشمندان با بهره از آن به شتابدار بودن گسترش (انبساط) کیهان پی برده بودند. پژوهش‌ها نشان می‌داد که این کوتوله‌ی سفید همین اکنون هم به طور نامعمولی پرجرم است، پس ASASSN-16oh می‌تواند به انفجار ابرنواختری نزدیک باشد (نزدیک در استاندارد کیهانی).

یکی از نویسندگان این پژوهش، تام نلسون از دانشگاه پیتسبورگ می‌گوید: «یافته‌های ما در تضاد با یک نظریه‌ی چند-دهه‌ای درباره‌ی چگونگی تولید تابش پرتو ایکس فرانرم در کوتوله‌های سفید است. اکنون دیگر می‌دانیم که تابش پرتو ایکس می‌تواند از دو راه پدید بیاید: یا همجوشی هسته‌ای، یا برافزایش جرم از همدم.»

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

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:

X-ray - star - Small Magellanic Cloud - galaxy - Earth - white dwarf - Sun - binary system - NASA - Chandra X-ray Observatory - Neil Gehrels Swift Observatory - ASASSN-16oh - soft X-rays - supersoft X-ray - nuclear fusion - hydrogen - helium - volatile - hydrogen bomb - All-Sky Automated Survey for Supernovae - ASASSN - supernova - Tom Maccarone - Texas Tech Department of Physics & Astronomy - Nature Astronomy - red giant - accretion - Type Ia supernova - expansion - Thomas Nelson - University of Pittsburgh

منبع: nasa

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان