اختصاصی دیدبان شمال:
به گزارش دیدبان شمال از اینترستینگ انجینیرینگ، این دهانهی نادر و شگفتانگیز احتمالاً یکی از واضحترین شواهد تاکنون است که نشان میدهد برخی ستارگان میتوانند مرحلهی ابرنواختر را بهطور کامل پشت سر بگذارند.
کیشالای دی، محقق ارشد و استاد نجوم در دانشگاه کلمبیا، گفت: «محو شدن چشمگیر و مداوم این ستاره بسیار غیرمعمول است و نشان میدهد که یک ابرنواختر رخ نداده و منجر به فروپاشی هسته ستاره مستقیماً به یک سیاهچاله شده است.»
اگر این موضوع تأیید شود، میتواند نحوهی شمارش مرگ ستارگان توسط دانشمندان و درک آنها از تشکیل سیاهچالهها را تغییر دهد.
سیگنالهای پنهان در اسناد قدیمی
داستان از سال ۲۰۱۴ آغاز شد، زمانی که تلسکوپ فضایی ناسا از ماموریت NEOWISE چیزی غیرمعمول را ثبت کرد. یک ستاره عظیم در آندرومدا شروع به درخشش بیشتر در نور مادون قرمز کرد.
نور فروسرخ برای چشم ما نامرئی است اما میتواند غبار و گاز گرم را آشکار کند. طی حدود سه سال، تابش فروسرخ این ستاره به طور پیوسته افزایش یافت. سپس به طور چشمگیری در نور مرئی محو شد و تا سال ۲۰۲۳ تقریباً با ضریب ۱۰۰۰۰ کمنور شد و عملاً ناپدید شد و پوستهای از غبار از خود به جا گذاشت.
در آن زمان، هیچکس متوجه نشد که چه اتفاقی افتاده است. این دادهها سالها بیسروصدا در بایگانیهای عمومی نگهداری میشدند. بعدها، نویسندگان مطالعهی حاضر تصمیم گرفتند بهطور سیستماتیک دادههای بایگانیشدهی مادون قرمز را برای یافتن نشانههای فروپاشی مستقیم جستجو کنند.
آنها بزرگترین مطالعهای را که تاکنون در مورد منابع متغیر مادون قرمز انجام شده است، انجام دادند و تغییرات روشنایی ستارگان در کهکشان راه شیری و کهکشانهای نزدیک را ردیابی کردند.
تحقیقات آنها با پیشبینی دهه ۱۹۷۰ هدایت میشد: اگر ستارهای مستقیماً به سیاهچاله تبدیل شود، باید قبل از محو شدن، به طور خلاصه در نور مادون قرمز بدرخشد، زیرا لایههای بیرونی خود را از دست میدهد و در غبار پیچیده میشود. آنچه آنها یافتند آنها را شوکه کرد.
دی گفت: «این احتمالاً شگفتانگیزترین کشف زندگی من بوده است. شواهد ناپدید شدن این ستاره در دادههای بایگانی عمومی وجود داشت و سالها هیچکس متوجه آن نشده بود تا اینکه ما آن را کشف کردیم.».
ستارهای که با پیشبینی مطابقت داشت
آنها یک نامزد ایدهآل، ستارهای به نام M31-2014-DS1، را شناسایی کردند. این ستاره یک ابرغول تهی از هیدروژن بود که در فاصله حدود ۲.۵ میلیون سال نوری از زمین در کهکشان آندرومدا قرار داشت. در بدو شکلگیری، جرمی حدود ۱۳ برابر خورشید ما داشت.
در طول عمرش، بادهای ستارهای قدرتمند بخش زیادی از مواد آن را از بین بردند. در زمان مرگش، تنها حدود پنج برابر جرم خورشید داشت. به گفته محققان، محو شدن طولانی و مداوم این ستاره بسیار غیرمعمول است و با الگوی یک ابرنواختر معمولی مطابقت ندارد.
به جای اینکه لایههای بیرونی آن در یک انفجار درخشان به فضا پرتاب شوند، به نظر میرسد هسته داخلی آن کاملاً به سمت داخل فرو ریخته و مستقیماً یک سیاهچاله تشکیل داده است. لایههای بیرونی با سرعت کمتری از هم دور شدهاند و پوسته غبارآلودی را که در نور مادون قرمز دیده میشود، ایجاد کردهاند.
اکنون تصور میشود که تابش فروسرخ ضعیف باقیمانده، از گرد و غبار و گازی که توسط مواد اطراف سیاهچاله تازه تشکیلشده گرم میشوند، ناشی میشود.
یک مورد احتمالی قبلی حدود سال ۲۰۱۰ در کهکشان NGC ۶۹۴۶ وجود داشت. با این حال، آن شیء حدود ۱۰ برابر دورتر و ۱۰۰ برابر کمنورتر بود و دادههای موجود به آن اندازه دقیق نبودند. در نتیجه، ماهیت واقعی آن نامشخص مانده است. در مقابل، M31-2014-DS1 شواهد بسیار واضحتر و باکیفیتتری ارائه میدهد.
مورگان مکلئود، یکی از نویسندگان این مطالعه و مدرس نجوم در دانشگاه هاروارد، گفت: «ما میدانستیم که سیاهچالهها باید از ستارگان سرچشمه بگیرند. با این دو رویداد جدید (NGC 6946 و M31-2014-DS1)، میتوانیم شاهد وقوع آن باشیم و در طول مسیر، چیزهای زیادی در مورد چگونگی عملکرد این فرآیند یاد میگیریم.».
همین کشف میتواند خیلی چیزها را تغییر دهد
سیاهچالهها برای اولین بار بیش از ۵۰ سال پیش پیشبینی شدند. امروزه، ستارهشناسان دهها سیاهچاله را در کهکشان ما میشناسند و صدها مورد دیگر را از طریق امواج گرانشی ناشی از برخوردهای کیهانی دوردست شناسایی کردهاند.
با این حال، هنوز هیچ توافق روشنی در مورد اینکه دقیقاً کدام ستارهها و تحت چه شرایطی به سیاهچاله تبدیل میشوند، وجود ندارد. مدتها تصور میشد که ستارههایی با جرم مشابه M31-2014-DS1 همیشه به صورت ابرنواختر منفجر میشوند.
این مورد نشان میدهد که چنین ستارگانی ممکن است گاهی اوقات منفجر نشوند، که این امر به چگونگی برهمکنش گرانش، فشار گاز و امواج ضربهای در لحظات پایانی و پر هرج و مرج زندگی ستارهای بستگی دارد.
اگر فروپاشی مستقیم بیشتر از آنچه قبلاً تصور میشد اتفاق بیفتد، میتواند تخمینها از تعداد ابرنواخترهای رخ داده در جهان را تغییر دهد. این به نوبه خود، بر مدلهای چگونگی پراکندگی عناصر در کهکشانها تأثیر میگذارد، زیرا ابرنواخترها منابع اصلی عناصر سنگینی مانند آهن هستند.
همچنین بر پیشبینیها در مورد اینکه چه تعداد سیاهچاله باید وجود داشته باشد و اینکه هر چند وقت یکبار ممکن است با هم ادغام شوند و امواج گرانشی تولید کنند، تأثیر میگذارد.
با این حال، دانشمندان برای تعیین میزان شیوع این فرآیند به مشاهدات بیشتری نیاز دارند. این تیم قصد دارد به کاوش دادههای بایگانی ادامه دهد و از بررسیهای مادون قرمز آینده برای جستجوی ستارههای ناپدید شونده بیشتر استفاده کند.
