کشف ۶ ستاره در یک مسابقه کهکشانی!

مجموعه: اخبار علمی و آموزشی

تاریخ انتشار : یکشنبه, 28 خرداد 1402 01:05

به گزارش ایسنا به نقل از اسپیس، شش ستاره جدید فوق‌العاده سریع کشف شده‌اند که در حال مسابقه دادن در کهکشان راه شیری هستند. دو ستاره‌ که ‌سرعت آنها بیشتر است و با نام‌های «J۰۹۲۷» و «J۱۲۳۵» شناخته می‌شوند، سریع‌تر از هر جرم دیگری از این نوع که تا به حال دیده شده است، حرکت می‌کنند.

پژوهش‌های جدید نشان می‌دهند که این ستاره‌های رکوردشکن به ترتیب با سرعت باورنکردنی ۲۲۸۵ کیلومتر در ثانیه و ۱۶۹۴ کیلومتر در ثانیه حرکت می‌کنند. ستاره J۰۹۲۷، بیشترین سرعت گردش به دور خورشید را دارد که تا به حال دیده شده است؛ به طوری که اگر یک جسم زمینی باشد، می‌تواند بین نیویورک و می‌سی‌سی‌پی در کمتر از یک ثانیه حرکت کند. یک جسم با این سرعت می‌تواند تنها در یک ساعت، ۶۹۴ بار دور زمین بچرخد.

چهار ستاره دیگر نیز در بخش سرعت تنبل نیستند و همگی با سرعت بیش از ۱۰۰۰ کیلومتر در ثانیه حرکت می‌کنند. این ستاره‌ها با چنان سرعتی در کهکشان راه شیری حرکت می‌کنند که سرعت لازم را برای فرار از تأثیر گرانشی کهکشان ما دارند. این سرعت با نام «سرعت گریز»(Escape velocity) نیز شناخته می‌شود.

«کریم البدری»(Kareem El-Badry)، پژوهشگر «مرکز اخترفیزیک هاروارد اسمیتسونین»(CFA) و سرپرست این پروژه گفت: این ستاره‌ها خارق‌العاده هستند زیرا بسیار سریع‌تر از ستاره‌های عادی کهکشان راه شیری حرکت می‌کنند. از آنجا که سرعت آنها از سرعت گریز کهکشانی بیشتر است، به زودی به فضای بین کهکشانی پرتاب خواهند شد. ما به دنبال اجرامی از این دست بودیم و امید داشتیم که وجود داشته باشند اما ویژگی‌های آنها با آنچه ما انتظار داشتیم، متفاوت بود.

این گروه پژوهشی معتقدند که سرعت باورنکردنی این چهار ستاره می‌تواند نتیجه پرتاب آنها توسط یک پدیده کیهانی ویژه به نام «ابرنواختر نوع یکم ای»(Type Ia supernova) باشد. البدری گفت که دمای سطح فوق‌العاده بالای این ستاره‌ها، گروه را شگفت‌زده کرد. وی افزود: آنها بسیار داغ‌تر از ستاره‌های معمولی هستند و این می‌تواند به خاطر تاریخ شکل‌گیری غیرمعمول آنها باشد که با انفجار یک ابرنواختر درست در کنار آنها همراه بوده است.

ابرنواخترهای نوع یکم ای، در منظومه‌های دوتایی شامل کوتوله‌های سفید پدید می‌آیند و هنگام مرگ ستاره‌هایی مانند خورشید و با تغذیه کردن از مواد یک ستاره همراه تشکیل می‌شوند.

کوتوله‌های سفید  که «ستاره‌های تباهیده» یا «ستاره‌های منحط»(Degenerate matter) نیز نامیده می‌شوند، به ‌طور باورنکردنی متراکم هستند و در نتیجه فروپاشی یک هسته ستاره‌ای به‌ وجود آمده‌اند اما آن‌ قدر پرجرم نیستند که بتوانند از «حد چاندراسخار»(Chandrasekhar limit) عبور کنند. حد چاندراسخار، جرمی است که یک ستاره هنگام مرگ برای ایجاد یک ابرنواختر عادی، یک ستاره نوترونی یا حتی یک سیاه‌چاله نیاز دارد.

وقتی مواد از ستاره روی سطح یک کوتوله سفید می‌افتند، باقیمانده ستاره جرم جمع می‌کند. این بدان معناست که فرآیند اهدای مواد ستاره‌ای می‌تواند جرم لازم برای عبور از حد چاندراسخار را به کوتوله سفید بدهد و در نتیجه، باعث ایجاد یک ابرنواختر نوع یکم ای شود. این پدیده‌ها نه تنها برخی از درخشان‌ترین رویدادهای جهان را تشکیل می‌دهند، بلکه آن قدر یکنواخت هستند که ستاره‌شناسان از آنها به عنوان «شمع‌های استاندارد» یاد می‌کنند زیرا می‌توانند آنها را برای اندازه‌گیری فواصل کیهانی به کار ببرند.

اگرچه هر ابرنواختر، انرژی کافی را برای ایجاد ستاره‌های فراری آزاد می‌کند اما این گروه پژوهشی معتقدند که ممکن است برای شتاب دادن به این ستاره‌ها و رسیدن آنها به وضعیت فوق‌سریع، به یک ابرنواختر خشن‌تر و قوی‌تر نیاز باشد. این پدیده‌های ویژه، «ادغام‌های خشونت‌آمیز مشتعل هلیوم» یا «انفجارهای دوگانه منحط پویا» نامیده می‌شوند که کوتاه‌شده آنها «ابرنواخترهای D⁶»(D⁶ supernovas) است.

ابرنواخترهای D⁶ زمانی پدید می‌آیند که کوتوله‌های سفید، هلیوم را به جای هیدروژن از لایه‌های بیرونی ستاره همراه خود می‌گیرند. گمان می‌رود که ستاره همراه، کوتوله سفید دیگری باشد. بنابراین، میزان هلیوم دو برابر می‌شود. این امر، انفجار بزرگ دوم را به همراه دارد. بدین ترتیب، انفجار دوگانه شکل می‌گیرد که در نتیجه آن، کوتوله سفید همراه به عنوان یک ستاره فراری با سرعت زیاد پرتاب می‌شود.

البدری توضیح داد: ترکیب ستارگان فراری، بسیار غیرمعمول است. تقریبا همه ستاره‌های راه شیری دارای جوی هستند که عمدتا از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است اما این اجرام اصلا هیدروژن یا هلیوم ندارند و بیشتر از کربن و اکسیژن تشکیل شده‌اند.

این امر نشان می‌دهد که ستارگان فراری، ستاره‌های کوتوله سفید منحط هستند و بیشتر از این ایده حمایت می‌کند که آنها با سرعت‌ بسیار زیاد توسط یک ابرنواختر D⁶ منفجر شده‌اند.

البدری و همکارانش از خروجی نور شمع‌های استاندارد نوع یکم ای، برای محاسبه سرعت پرتاب ستاره‌های فراری استفاده کردند. آنها دریافتند که سرعت ایجاد ستاره‌های پرسرعت، با سرعت حرکت ابرنواخترهای نوع یکم ای مطابقت دارد و این نشان می‌دهد که بسیاری از این رویدادها می‌توانند انفجارهای D⁶ باشند.

این موضوع باعث شد آنها به این نتیجه برسند که جمعیت بسیار زیادی از ستاره‌های فوق ‌سریع در جهان هستند که ستاره‌شناسان هنوز آنها را کشف نکرده‌اند.

اگرچه این ستاره‌های جدید در کهکشان راه شیری کشف شده‌اند اما همگی روزی با سرعتی بیش از ۱۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه از کهکشان ما خارج خواهند شد که سرعت گریز آنها را به حدود ۵۵۰ کیلومتر در ثانیه می‌رساند. پژوهشگران معتقدند آنها اولین ستاره‌هایی نیستند که توسط کهکشان راه شیری به فضا پرتاب می‌شوند.

پژوهشگران در مقاله خود نوشتند: اگر بخش قابل توجهی از ابرنواخترهای نوع یکم ای، ستاره D⁶ را تولید کنند، کهکشان احتمالا بیش از ۱۰ میلیون تعداد از آنها را به فضای بین کهکشانی پرتاب کرده است.

البته، این یک بازی جوانمردانه است و پژوهشگران معتقدند همانطور که کهکشان ما ستاره‌های پرسرعت را به سمت همسایگان خود پرتاب کرده است، کهکشان‌های دیگر نیز ستاره‌هایی با سرعت فوق‌العاده را به سمت ما پرتاب می‌کنند. این بدان معناست که احتمالا تعداد زیادی از ستاره‌های کم‌نور فراری وجود دارند که از کهکشان‌های گروه محلی راه شیری پرتاب شده‌اند.

این پژوهش، در «Open Journal of Astrophysics» به چاپ رسید.