آیا فوران‌های زودگذر رادیویی ربطی به تولد مگنتارها دارد؟

* مگنتارها (ستارگان ابرچگالِ سریع-چرخانِ به شدت مغناطیسی) از جمله رازآلودترین آفریده‌های کیهانند و ریشه‌ی آنها در هاله‌ای از رمز و راز پوشیده شده.

آیا دستاورد انفجارِ ابرنواختریِ ستارگانِ رو به مرگند؟ آیا هنگامی ساخته می‌شوند که جنازه‌های ستاره‌ای به هم برخورد می‌کنند؟ یا آیا زمانی مغناطیسی می‌شوند که مواد مارپیچ‌وار به سوی یک تپ‌اخترِ خفته (ستاره‌ی نوترونی چگال سریع-چرخانی که فواره‌های درخشان تولید می‌کند) کشیده می‌شوند؟

پژوهشی تازه به مسیری کاملا متفاوت اشاره می‌کند: یک جنازه‌ی ستاره‌ای به نام کوتوله‌ی سفید با یک ستاره‌ی نوترونی برخورد می‌کند، انفجاری بی‌اندازه نیرومند پدید می‌آورند و یک مگنتار از خود به جا می‌گذارند.

برداشت هنری از یک مگنتار

راز اف‌آربی‌ها

در چند دهه‌ی گذشته اخترشناسان فوران‌های بی‌اندازه درخشان، کوتاه و شگرفی از انرژی رادیویی به نام "فوران‌های زودگذر رادیویی" یا "اف‌آربی"ها را دیده‌اند. تا به امروز اندکی بیش از ۱۰۰ اف‌آربی در سرتاسر آسمان یافته شده. آنها هر چه که باشند، تقریبا مطمئنیم که از بیرون از کهکشان راه شیری می‌آیند- وگرنه دانشمندان باید آنها را به طور متمرکز در نوار کهکشان می‌دیدند نه در همه جای آسمان.

اف‌آربی‌ها، به جز چند استثنای چشمگیر، تکرار نمی‌شوند. این پدیده‌ها یک بار برای همیشه‌اند و نماینده‌ی آزادسازی میزان دیوانه‌کننده‌ای انرژی در کمتر از یک ثانیه‌اند. از این هم اسرارآمیزتر، اف‌آربی‌هایی که اخترشناسان تلاش کرده‌اند تا سرچشمه‌شان را بیابند (کاری که آسان نیست، زیرا این پدیده بسیار زودگذر است) به هیچ یک از انواع ویژه‌ی کهکشان‌ها ربط نداشته‌اند.

گوناگونیِ این سرچشمه‌ها نشان می‌دهد که فرآیندهای گوناگونی در کیهان -همگی هم خشن- به پیدایش فوران‌های رادیویی زودگذر می‌انجامند. این فرآیندها هر چه باشند، نیاز به مقدار شگرفی انرژی دارند و بسیار سریع هم انجام می‌شوند.

"ادغام ستارگان" یک نامزد جالب است. هنگامی که یک ستاره به ستاره‌ی دیگری برخورد می‌کند، آشکارا انرژی فراوانی به پیرامون گسیلیده می‌شود. و با آن که ستارگان زمان بسیار درازی طول می‌کشد تا به اندازه‌ی کافی برای ادغام شدن به هم نزدیک شوند، ولی خود فرآیند ادغام یک فرآیند سریع و بسیار خشن است.

ولی ادغام ستارگان معمولی به اندازه‌ی کافی سهمگین و نیرومند نیست که انرژی یک اف‌آربی را فراهم کند. برای دستیابی به چنین انرژی‌ای نیاز به ادغام اجرامی شگرف‌تر داریم، مانند ستارگان نوترونی و کوتوله‌های سفید. تنها در این صورت به جرم و چگالی‌ای که برای راه انداختن چنین آشوبی نیازست دست می‌یابیم.

ساخته شدن یک مگنتار

یک سناریوی ادغام برای پدید آمدنِ احتمالی یک اف‌آربی ادغام یک کوتوله‌ی سفید با یک ستاره‌ی نوترونی است. هم ستارگان نوترونی و هم کوتوله‌های سفید گونه‌های شگفت‌انگیزی از پسماندهای مُرده‌ی یک ستاره‌اند که روزگاری ستاره‌ای معمولی بوده.

یک کوتوله‌ی سفید جرمی به اندازه‌ی یک سیاره است که از هسته‌ی یک ستاره‌ی خورشیدسان به جا مانده، توده‌ای از کربن و اکسیژن که به آرامی در گذر تاریخ کیهان سرد می‌شود. ستاره‌ی نوترونی مانند کوتوله‌ی سفید است ولی بالاتر از آن: بازمانده‌ی هسته‌ی یک ستاره‌ی بسیار پرجرم‌تر، که به طور عمده از نوترون تشکیل شده و همه‌اش در کره‌ای به اندازه‌ی یک شهر جا شده است.

از آنجایی که ستارگان اغلب به صورت جفت به دنیا می‌آیند، احمقانه نیست که فکر کنیم با گذشت زمانی کافی، هر دو می‌توانند بمیرند و جنازه‌هایی از هسته‌های نوع ویژه‌ی خود به جا بگذارند- و این دو جنازه هم می‌توانند آرام، آرام، آرام به هم نزدیک شوند و سرانجام به نقطه‌ای بحرانی برسند که در آن، برهم‌کنش گرانشی بر همه چیز چیره می‌شود و در نتیجه دو جنازه را مارپیچ‌وار به سوی هم (و به سوی نابودیشان) می‌فرستد.

درست در زمانی که برخورد پایانی آنها می‌خواهد رخ دهد، یکی از این دو سناریو می‌تواند اجرا شود: در یک سناریو کوتوله‌ی سفید می‌تواند پف کند و اجازه دهد تا لایه‌های بیرونی جَوَش بگریزد به وی ستاره‌ی نوترونی فروکشیده شود. در سناریوی دیگر، گرانش سهمگین ستاره‌ی نوترونی به طور کامل کوتوله‌ی سفید تکه پاره می‌کند و پاره‌های پیکر کوتوله‌ی سفید بر سرِ همدمِ سنگین‌تر و چگال‌ترش می‌بارد.

در هر دو سناریو مقدار هنگفتی جرم به کوتوله‌ی سفید و ستاره‌ی نوترونی تراوژ (منتقل) می‌شود، و بر پایه‌ی پژوهش تازه، اینجاست که هیجان واقعی آغاز می‌شود.

نیروبخشی به هیولا

دانشمندانِ درگیر در این پژوهش می‌خواستند بدانند آیا ادغام یک ستاره‌ی نوترونی و یک کوتوله‌ی سفید می‌تواند درست همان چیزی باشد که به افزایش ناگهانی و بی‌اندازه‌ی میدان مغناطیسی بیانجامد یا نه. در آغاز، موادی که از کوتوله‌ی سفید می‌آیند (چه لایه‌های جدا شده‌اش باشند و چه پاره‌های پیکرش) مارپیچ‌وار بر ستاره‌ی نوترونی فروریخته می شوند.

این مواد با فروریخته شدن، چرخش ستاره‌ی نوترونی را شتاب می‌دهند، مانند فشار فزاینده‌ای که در شهر بازی به یک کاروسل وارد می‌شود تا شور و هیجان بچه‌ها بیشتر شود. سرانجام ستاره‌ی نوترونی به سرعتی بالاتر از سرعت تیغه‌های همزنِ آشپزخانه می‌رسد.

این فروریزشِ مارپیچ‌وار میدان مغناطیسیِ محیط را می‌گیرد و روی خود می‌پیچاند، مانند ماری که دارد آماده‌ی حمله می‌شود چنبره می‌زند. ولی جریان مواد روی ستاره‌ی نوترونی به هیچ وجه یکدست نیست؛ به گونه‌ای باورنکردنی آشفته و آشوبناک است. پیچ و گره‌های کوچکی در میدان مغناطیسی کش می‌آید، تاب می‌خورد و رشد می‌کند، و باعث می‌شود میدان مغناطیسی در یک سازوکار دینامو از خود تغذیه کند، به انرژی‌های بسیار بالایی که در برخورد کوتوله‌ی سفید و ستاره‌ی نوترونی آزاد شده برسد و میدان مغناطیسی‌ای نیرومندتر از هر آنچه در کیهانست تولید کند.

سرانجام، مگنتار به دنیا می‌آید (دستکم، بر پایه‌ی این نظریه).

به گفته‌ی دانشمندان، این مگنتار هم مانند هر نوزادی با جیغ و فریاد به دنیا می‌آید. ناپایدار است؛ و به دلیل همه‌ی نیروهای پرآشوبِ فرآیند ادغام، هنوز به آهنگ چرخشِ منظمی دست نیافته. و چون آن چرخش بسیار سریع است، هر گلِس (glitch) یا گیرِ کوچکی یک فوران انرژی نیرومند به شکل تابش الکترومغناطیسی آزاد می‌کند.

و امواج رادیویی -مانند همان انفجارهای سهمگین اف‌آربی- هم تابش الکترومغناطیسی هستند.

این پژوهش تازه نشان می‌دهد که دستکم برخی از اف‌آربی‌هایی که در آسمان می‌بینیم گریه‌های مگنتارهای تازه به دنیا آمده‌ای هستند که در برخورد کیهانی ستارگان نوترونی با کوتوله‌های سفید ساخته شده‌اند. اگر این پنداشت درست باشد، چیزی تقریبا شاعرانه خواهد بود: برخورد دو پسماند ستاره‌ایِ شگفت‌انگیز، پیدایش یک جرم کیهانیِ از آنها هم شگفت‌انگیزتر، و آفرینش یکی از خشن‌ترین انفجارهای شناخته شده‌ی انرژی در اخترشناسی، فورانی از پرتوهای آنچنان شدید که از سرتاسر کیهان می‌توان آن را دید.

این شاید سخت‌ترین زایش در کیهان باشد.

یافته‌های این پژوهشگران در شماره‌ی ۸ آوریل آستروفیزیکال جورنال منتشر شده است.

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

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

twitter.com/1star_7sky

واژه نامه:

magnetar - fast radio burst - magnetized - star - supernova - pulsar - neutron star - white dwarf - FRB - radio - Milky Way galaxy - planet - sun - carbon - oxygen - magnetic field - dynamo - glitch - electromagnetic radiation - radio wave - Astrophysical Journal.

منبع: Space.com

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان