اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل ناسا، که مدتهاست در حال خدمت است، کشف کردهاند که یک انفجار ستارهای در کهکشان راه شیری، گلولههای کیهانی را با سرعت ۲۰ میلیون مایل در ساعت به بیرون پرتاب میکند.
انفجار کیهانی مورد بحث، V445 Puppis است که در سال ۲۰۰۰ فوران کرد و تنها نواختر شناختهشده است.
هنگامی که این بقایا سرانجام پاک شد، تیمی از محققان توانستند با استفاده از هابل، فضاپیمای شکارچی سیارات فراخورشیدی ناسا TESS (ماهواره نقشهبردار گذرای سیارات فراخورشیدی) و تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) مستقر در زمین، به همراه مجموعهای از ابزارهای دیگر، به V445 Puppis نگاه کنند. این به آنها اجازه داد تا نه تنها «گلولهها»، یعنی تودههای گاز بالقوه غنی از اکسیژن را که پرتاب میکند، بلکه ماهیت واقعی این سامانه را نیز کشف کنند. این بررسی نشان داد که V445 Puppis از یک ستاره مرده تشکیل شده است که با حرص و ولع از یک ستاره همراه تغذیه میکند که به خودی خود یک کشف نادر است. بنابراین، این سامانه فرصتی نادر را برای دانشمندان فراهم میکند تا یکی از نادرترین انواع سامانههای دوتایی و یکی از نادرترین انفجارهای کیهانی را مطالعه کنند.
جان میلز، پژوهشگر دانشگاه وارویک در بریتانیا، در بیانیهای اظهار داشت: «منشاء این «گلولهها» یک راز است. ما گمان میکنیم که اینها پس از فوران ایجاد شدهاند، اما «گلولههایی» از این نوع در هیچ نواختر دیگری مشاهده نشدهاند.»
نواخترهای هلیومی مانند V445 Puppis زمانی رخ میدهند که یک ستاره کوتوله سفید (dead star) به طور کانیبالیستی (cannibalistically)، ماده غنی از هلیوم اما کمهیدروژن را از ستارهای که قبلاً لایه بیرونی هیدروژن خود را از دست داده و لایههای داخلی هلیوم آن نمایان شده است، جدا میکند و یک «ستاره هلیومی» نادر را تشکیل میدهد. در مقابل، نواخترهای «عادی» انفجارهایی هستند که توسط تجمع مواد ستارهای دزدیدهشده غنی از هیدروژن، نه هلیوم، ایجاد میشوند.
همانطور که مواد روی سطح کوتوله سفید (نوعی بقایای ستارهای که پس از مرگ ستارگانی با جرم تقریباً خورشید باقی میماند) جمع میشوند، فشارها و دماهای فراری ایجاد میکنند که در نهایت باعث یک انفجار ترمونوکلئار میشود.
هنگامی که V445 Puppis در اواخر سال ۲۰۰۰ به نواختر تبدیل شد، دو ستون عظیم از بقایا را پرتاب کرد که شبیه بالهای پروانه بودند. اخترشناسان در ابتدا این جریان دوقطبی را که بیش از یک تریلیون مایل امتداد داشت، در فروسرخ مشاهده کردند. این نواختر همچنین یک دیسک ضخیم از گرد و غبار ایجاد کرد که سامانه ستاره دوتایی را به طور کامل پنهان کرد. آن ابر برای بیش از دو دهه باقی ماند و مانع از آن شد که اخترشناسانی که در حال بررسی بقایای در حال گسترش بودند، نوع ستارگانی را که انفجار از آنها سرچشمه گرفته بود، تعیین کنند.
پس از پاک شدن بقایا، این تیم تعیین کرد که این سامانه حاوی یک ستاره هلیومی است، یکی از تنها چند هزار جرم ستارهای جدا شده از این نوع که در میان میلیاردها ستاره کهکشان راه شیری کشف شدهاند.
میلز گفت: «عاملان پشت این فوران کهکشانی در ۲۵ سال گذشته یک راز پایدار بودهاند، به همین دلیل تأیید اینکه این نواختر هلیومی نتیجه تجمع یک ستاره هلیومی روی یک کوتوله سفید بوده، بسیار هیجانانگیز است.»
این یافتهها همچنین «گلولههای» کیهانی را آشکار کرد که حتی قابل توجهتر هستند، زیرا هرگز در اطراف هیچ نواختر دیگری دیده نشدهاند. به طرز جالبی، این تیم همچنین دریافت که V445 Puppis ممکن است دوباره در آستانه نواختر شدن باشد و این میتواند به نوع کاملاً متفاوتی از انفجار کیهانی منجر شود.
میلز دریافت که کوتوله سفید در V445 Puppis بر سوءهاضمه ستارهای خود غلبه کرده و دوباره در حال تغذیه از ستاره هلیومی همراه خود است.
این فرآیند منجر به نواختر هلیومی اولیه شد و میتواند به این معنی باشد که یک دوره دیگر از این نوع نادر انفجار کیهانی به زودی رخ خواهد داد.
این امر پیامدهایی برای درک ما از نوع دیگری از فوران کیهانی دارد، این بار نوعی از ابرنواختر به نام ابرنواختر نوع Ia. اینها زمانی رخ میدهند که کوتولههای سفید بیش از حد از ستارههای همراه خود تغذیه میکنند و توسط انفجار حاصله به طور کامل از بین میروند.
دانشمندان مدتهاست گمان میکنند که فورانهای مکرر نواختر هلیومی میتواند به ابرنواخترهای نهایی نوع Ia منجر شود.
یک ابرنواختر نوع Ia جدید هیجانانگیز خواهد بود زیرا این رویدادها از نظر انتشار نور آنقدر منظم هستند که میتوان از آنها به عنوان «شمعهای استاندارد» برای اندازهگیری فواصل کیهانی و تخمین سن جهان استفاده کرد.
این بدان معناست که میتوان از آنها در تلاش برای درک سرعت گسترش جهان و تأثیر نیروی مرموز انرژی تاریک بر این فرآیند نیز استفاده کرد.
میلز گفت: «من مشتاقانه منتظر هستم تا ببینم چگونه این نتیجه میتواند به ما کمک کند تا بفهمیم چه چیزی باعث انفجارهای نجومی مشابه کمهیدروژن دیگر، مانند ابرنواخترهای معروف نوع Ia میشود.»
تحقیقات این تیم این هفته در نشست ملی نجوم انجمن سلطنتی نجوم در بیرمنگام، بریتانیا ارائه شد.