سرانجام یک ابرنواخترِ "گیراندازی-الکترون" یافته شد!

تصویری که از پیوند داده‌های رصدخانه‌ی کومبرس و تلسکوپ هابل به دست آمده و ابرنواختر گیراندازی-الکترونِ اس‌ان ۲۰۱۸زی‌دی (نقطه‌ی سفید بزرگ سمت راست) و کهکشان ستاره‌فشان میزبانش، ان‌جی‌سی ۲۱۴۶  (سمت چپ) را نشان می‌دهد

یک گروه بین‌المللی از اخترشناسان نخستین شواهد قانع‌کننده برای یک ابرنواختر "گیراندازی الکترون" را یافته‌اند، گونه‌ای ابرنواختر که پنداشته می‌شود از انفجار ستارگان بزرگِ شاخه‌ی اَبَر-ناهمساوی غول‌ها پدید می‌آید [شاخه‌ی اَبَر-مجانبی غول‌ها- SAGB، super-asymptotic giant branch] پدید می‌آید.

پرفسور استفانو والنتی، اخترشناس بخش فیزیک دانشگاه کالیفرنیا، دیویس می‌گوید: «یکی از پرسش‌های اصلی در اخترشناسی همسنجیِ (مقایسه‌ی) چگونگیِ فرگشت و مرگ ستارگانست. هنوز حلقه‌های گمشده‌ی بسیاری مانده، از همین رو این [کشف] بسیار هیجان‌انگیز است.»

ابرنواخترها از دید تاریخی بر دوگونه‌ی اصلی بوده‌اند: ابرنواخترهای گرماهسته‌ای (گونه‌ی یکم‌ای) و ابرنواخترهای رُمبشِ هسته‌ی آهنی (گونه‌ی ۲).

یک ابرنواختر گرماهسته‌ای انفجار یک کوتوله‌ی سفید، پس از آن است که مواد را از پیکره‌ی همدمش در یک سامانه‌ی دوتایی می‌کشد و بر خود می‌افزاید. کوتوله‌های سفید هسته‌های چگالی هستند که در پایان زندگی ستارگان کم‌جرم -با بیشینه‌ی جرم حدود ۸ برابر خورشید- از آنها به جا می‌ماند.

در ابرنواخترهای رمبش هسته‌ی آهنی، یک ستاره‌ی بزرگ -با جرم بیش از حدود ۱۰ برابر خورشید- سوخت هسته‌ایش به پایان می‌رسد و هسته‌ی آهنی که از آن به جا می‌ماند در خود می‌رُمبد، که در پایان به پیدایش ستاره‌ی نوترنی یا سیاهچاله می‌انجامد.

ابرنواخترهای گیراندازی الکترون که نخستین بار در دهه‌ی ۱۹۸۰ توسط اخترشناس دانشگاه توکیو، دکتر کن‌ایچی نوموتو پیشنهاد شده بودند، در مرز میان آن دو گونه ابرنواختر جای دارند.

اخترشناسان توضیح می‌دهند: «اگرچه گرانش همیشه می‌کوشد تا یک ستاره را بفشارد، ولی چیزی که جلوی رُمبش بیشتر ستارگان را می‌گیرد یا همجوشی پایدار است یا -در هسته‌هایی که همجوشی در آنها به پایان رسیده- این واقعیت است که دیگر هسته را نمی‌توان بیش از این فشرده کرد [گرانش کافی برای فشردن و رُمبش بیشتر وجود ندارد-م].»

«در یک ابرنواختر گیراندازی الکترون، برخی از الکترون‌های هسته‌ی اکسیژن-نئون-منیزیمیِ ستاره در فرآیندی به نام گیراندازی الکترون، به هسته‌های اتم خود کوبیده می‌شوند.» [یک الکترون از لایه‌های اتم کم می‌شود-م]

«این حذف الکترون باعث می‌شود تا هسته‌ی ستاره زیر وزن خود فشرده شده و برُمبد و به یک ابرنواختر گیراندازی الکترون بیانجامد.»

در این پژوهش تازه، دانشمندان بر یک رویداد ابرنواختری به نام اس‌ان ۲۰۱۸زی‌دی متمرکز شدند که در ۲ مارس ۲۰۱۸ رخ داده بود.

آنها دریافتند که این انفجارِ ستاره‌ای ویژگی‌های نامعمولِ بسیاری داشته، ویژگی‌هایی که برخی از آنها برای نخستین بار در یک ابرنواختر دیده می‌شدند.

این که اس‌ان ۲۰۱۸زی‌دی به نسبت نزدیک بود هم به پژوهشگران کمک کرد- تنها ۳۱ میلیون سال نوری، در لبه‌ی ان‌جی‌سی ۲۱۴۶، یک کهکشان مارپیچی میله‌ای در صورت فلکی زرافه.

این به دانشمندان کمک کرد تا تصویرهای بایگانی شده‌ای که تلسکوپ فضایی هابل پیش از انفجار ابرنواختر گرفته بود را بررسی کنند تا بتوانند ستاره‌ی زادارِ احتمالیِ آن را پیش از انفجارش ببینند. [زادار= پدید آورنده، نیا]

چیزهایی که دیدند با ستاره‌ی دیگری از شاخه‌ی ابرناهمساوی غول‌ها (اس‌ای‌جی‌بی) در راه شیری که به تازگی شناسایی شده بود سازگاری داشت، ولی با مدل‌های ابرغول‌های سرخی که زادارِ ابرنواخترهای معمولی رُمبش هسته‌ی آهنی هستند همخوانی نداشت.

دانشمندان به واکاوی همه‌ی داده‌های منتشرشده درباره‌ی ابرنواخترها پرداختند و دریافتند که اگرچه برخی از آنها چند نشانه‌ی پیش‌بینی شده‌ی ابرنواخترهای گیراندازی-الکترون را داشتند، ولی تنها اس‌ان ۲۰۱۸ زی‌دی بود که همه‌ی شش نشانه را داشت: یک زادارِ ظاهریِ اس‌ای‌جی‌بی، دسترفت جرمِ پیشا-ابرنواختری فراوان و نیرومند، یک همنهش شیمیایی ستاره‌ایِ نامعمول، یک انفجار کم‌جان، پرتوزایی (رادیواکتیویته‌ی) کم، و یک هسته‌ی سرشار از نوترون.

دایچی هیراماتسو، دانشجوی بخش فیزیک دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا و رصدخانه‌ی لاس کومبرس می‌گوید: «ما با این پرسش آغاز کردیم که "این چیز شگفت‌انگیز چیست؟" سپس همه‌ی جنبه‌های اس‌ان ۲۰۱۸ زی‌دی را بررسی کردیم و دریافتیم که همه‌ی آنها را می‌توان با سناریوی گیراندازی-الکترون توضیح داد.»

برداشت هنری از یک ستاره‌ی شاخه‌ی ابر-نامهمساوی غول‌ها (سمت چپ) و هسته‌اش (سمت راست) که از اکسیژن (O)، نئون (Ne) و منیزیم (Mg) تشکیل شده؛ یک ستاره‌ی شاخه‌ی ابر-ناهمساوی غول‌ها گام پایانی ستارگان با جرم حدود ۸ تا ۱۰ برابر خورشید است که فشار هسته‌اش با الکترون‌ها (e-) پشتیبانی می‌شود؛ هنگامی که هسته رُمبیده و به اندازه‌ی کافی چگال می‌شود، نئون و منیزیم آغاز به گرفتن الکترون می‌کنند (فرآیندی به نام واکنش گیراندازی-الکترون)، از فشار هسته می‌کاهند و یک ابرنواختر رُمبش-هسته‌ای را پدید می‌آورند

این کشف همچنین رازهایی را هم از اس‌ان ۱۰۵۴ آشکار می‌کند، ابرنواختر پرآوازه‌ای که در سال ۱۰۵۴ میلادی در راه شیری رخ داد.

بر پایه‌ی نوشته‌های چینیان، این انفجار چنان درخشان بود که تا ۲۳ روز به هنگام روز و تا حدود دو سال به هنگام شب دیده می‌شد. پسماند به جا مانده از آن (سحابی خرچنگ) با جزییات بسیار دقیق بررسی شده.

اس‌ان ۱۰۵۴ پیش از این به عنوان بهترین نامزد برای یک ابرنواختر گیراندازی الکترون شناخته می‌شد، ولی دانشمندان درباره‌اش مطمئن نبودند، تا اندازه‌ای به این دلیل که انفجارش تقریبا هزار سال پیش رخ داده بود.

این یافته‌های تازه بر اطمینان دانشمندان درباره‌ی این که آن رویداد هم یک ابرنواختر گیراندازی الکترون بوده می‌افزاید.

دکتر نوموتو می‌گوید: «بسیار خرسندم که سرانجام ابرنواختر گیراندازی-الکترون یافته شد، چیزی که من و همکارانم ۴۰ سال پیش وجودش را و پیوندش با سحابی خرچنگ را پیش‌بینی کرده بودیم.»«این یک نمونه‌ی شگفت‌آور از پیوند مشاهدات و نظریه است.»

پژوهشنامه‌ی این دانشمندان در نشریه‌ی نیچر آسترونومی منتشر شده است.

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

تلگرام، توییتر و فیسبوک یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies
twitter.com/1star_7sky
facebook.com/1star7sky

واژه‌نامه:

electron-capture supernova - super-asymptotic giant branch star - star - Stefano Valenti - Department of Physics - University of California - Davis - supernova - thermonuclear supernova - iron core-collapse supernova - white dwarf - binary star system - Sun - nuclear fuel - black hole - neutron star - University of Tokyo - Ken’ichi Nomoto - fusion - electron - oxygen - neon - magnesium - atomic nuclei - electron capture - SN 2018zd - NGC 2146 - barred spiral galaxy - constellation of Camelopardalis - NASA - ESA - Hubble Space Telescope - SAGB - Milky Way - red supergiant - radioactivity - neutron - Daichi Hiramatsu - University of California - Santa Barbara - Las Cumbres Observatory - SN 1054 - Chinese - Crab Nebula - Nature Astronomy - O - Ne - Mg

منبع: sci-news

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان