اخیراً اخترشناسان موفق به شناسایی درخشان‌ترین و طولانی‌مدت‌ترین انفجارهای ستاره‌ای در تاریخ رصدهای فضایی شده‌اند. این فوران‌های عظیم که از نزدیکی بیش از حد ستاره‌های بسیار سنگین به سیاه‌چاله‌های غول‌پیکر ناشی می‌شوند، حتی از پرقدرت‌ترین ابرنواخترها نیز درخشان‌ترند.
تعریف پدیده: گذراهای هسته‌ای شدید (ENTs)
محققان مؤسسه نجوم دانشگاه هاوایی نام این پدیده را «گذراهای هسته‌ای شدید» یا ENTs گذاشته‌اند؛ زیرا این انفجارها از مرکز کهکشان‌ها، جایی که سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم قرار دارند، سرچشمه می‌گیرند.
فرآیند شکل‌گیری ENTs
تخریب ستاره‌های عظیم توسط سیاه‌چاله‌ها
هر یک از این فوران‌ها زمانی رخ می‌دهد که ستاره‌ای با جرمی حداقل سه برابر خورشید توسط نیروی کشندی سیاه‌چاله پاره‌پاره شود. مواد ازهم‌گسیخته با چرخش به درون سیاه‌چاله سقوط می‌کنند و انرژی‌ای آزاد می‌کنند که از میلیاردها سال نوری دورتر قابل مشاهده است.
درخشان‌تر از هر چیزی که تاکنون دیده‌ایم
به گفته جیسون هینکل، پژوهشگری که این تحلیل را در دوران دکترای خود انجام داده است، «ما بیش از یک دهه است که پدیده‌هایی به نام رویدادهای اختلال کشندی (TDEs) را مشاهده می‌کنیم، اما ENTs پدیده‌هایی کاملاً متفاوت‌اند؛ درخششی حدود ده برابر بیشتر از حالت معمول دارند.»
او اضافه می‌کند: «نه تنها ENTs بسیار درخشان‌تر از TDEهای معمولی هستند، بلکه برای سال‌ها درخشان باقی می‌مانند؛ انرژی‌ای که حتی از درخشان‌ترین ابرنواخترها هم فراتر می‌رود.»
مثال چشمگیر: Gaia18cdj
نمونه‌ای از این پدیده با نام Gaia18cdj، انرژی‌ای بیست‌وپنج برابر بیشتر از رکورددار ابرنواخترها منتشر کرده است. به زبان ساده، یک ENT می‌تواند هر سال به اندازه صد خورشید نور منتشر کند.
خانواده‌ای جدید از فاجعه‌های کیهانی
شناسایی اولیه توسط داده‌های ماموریت Gaia
هینکل نخستین‌بار این پدیده‌ها را هنگام بررسی هشدارهای پروژه فضایی Gaia متعلق به آژانس فضایی اروپا مشاهده کرد. این پروژه هر شیء آسمانی با تغییر درخشندگی را علامت‌گذاری می‌کند، اما دلیل آن را توضیح نمی‌دهد.
به گفته هینکل: «وقتی این فوران‌های نرم و بلندمدت از مرکز کهکشان‌های دور را دیدم، فهمیدم که با پدیده‌ای خاص روبه‌رو هستیم.»
پیگیری جهانی و تأیید کشف
پس از این کشف، تیم‌های مختلفی در سطح جهان از جمله رصدخانه W.M. Keck در ماونا کیا، سیستم هشدار برخورد سیارکی دانشگاه هاوایی و تلسکوپ‌های مختلف دیگر به بررسی پرداختند. صبر در این روند حیاتی بود؛ چرا که هر فوران چند سال طول می‌کشد.
در ادامه، پدیده‌ای سوم با ویژگی‌های تقریباً یکسان در داده‌های مرکز گذرای زویکی (ZTF) ظاهر شد و توسط دو تیم مستقل گزارش گردید. این شباهت نشان داد که این انفجارهای ستاره‌ای نوع جدیدی از فجایع کیهانی هستند.
چرا سیاه‌چاله‌ها باعث انفجار ستاره‌ها می‌شوند؟
تفاوت با ابرنواخترها و تغذیه‌های معمول سیاه‌چاله‌ها
ابرنواخترها نمی‌توانند انرژی مشاهده‌شده در ENTs را توضیح دهند؛ حتی قوی‌ترین آن‌ها تنها بخش کوچکی از نور این پدیده‌ها را تولید می‌کند. همچنین تغذیه‌های معمول سیاه‌چاله‌ها اغلب به‌صورت فوران‌های کوتاه و ناهماهنگ رخ می‌دهد.
در مقابل، ENTs به آرامی و به‌صورت یکنواخت درخشان می‌شوند و سپس به‌آهستگی خاموش می‌گردند. این ویژگی‌ها به فرآیندی خاص اشاره دارند: تخریب تدریجی یک ستاره بزرگ و سپس بلعیده‌شدن آن توسط یک سیاه‌چاله ابرپرجرم.
نگاهی به کهکشان‌های باستانی
پنجره‌ای به گذشته کیهانی
دکتر بنیامین شپی، نویسنده دوم این پژوهش و استادیار مؤسسه نجوم، می‌گوید: «ENTs ابزار جدیدی برای مطالعه سیاه‌چاله‌های بزرگ در کهکشان‌های دوردست فراهم می‌کنند. چون بسیار درخشان هستند، حتی از فواصل بسیار دور هم دیده می‌شوند، و در نجوم، دیدن فاصله زیاد یعنی نگاه به گذشته.»
او ادامه می‌دهد: «با مشاهده این فوران‌های طولانی، می‌توانیم رشد سیاه‌چاله‌ها را در دوره‌ای بررسی کنیم که جهان تنها نیمی از عمر فعلی‌اش را داشت، دوره‌ای که کهکشان‌ها فعال‌تر بودند، ستاره‌سازی می‌کردند و سیاه‌چاله‌های خود را بسیار سریع‌تر تغذیه می‌کردند.»
نادر اما ارزشمند
این انفجارها حداقل ده میلیون برابر از ابرنواخترها نادرترند. همین موضوع باعث می‌شود حتی شناسایی چند مورد از آن‌ها، ابزار منحصربه‌فردی برای بررسی هسته کهکشان‌ها در دوره‌های اولیه جهان باشد.
رفتار تغذیه‌ای سیاه‌چاله‌های عظیم
رصدهای آینده و وعده اکتشافات بیشتر
رصدخانه Vera C. Rubin به‌زودی آغاز به کار خواهد کرد و هر چند شب، کل آسمان قابل مشاهده را اسکن می‌کند. این رصدها احتمال شناسایی ENTs جدید را بسیار افزایش می‌دهد.
در کنار آن، تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومَن متعلق به ناسا با پوشش مادون قرمز مداوم، بخش‌های سردتر این رویدادها را رهگیری خواهد کرد.
بررسی نرخ مرگ ستاره‌ها و رشد سیاه‌چاله‌ها
با نظارت پیوسته، اخترشناسان قادر خواهند بود بفهمند چند وقت یک‌بار ستاره‌های بزرگ وارد مدارهای مرگبار می‌شوند، و سیاه‌چاله‌ها چگونه و با چه سرعتی از این انفجارها تغذیه می‌کنند.
به گفته هینکل: «این ENTs نه تنها پایانی پرشکوه برای زندگی یک ستاره بزرگ هستند، بلکه فرآیند رشد بزرگ‌ترین سیاه‌چاله‌های جهان را هم روشن می‌کنند.»
تماشای هرج‌ومرج کیهانی در حال وقوع
پیش‌بینی رصدهای بیشتر در آینده
با گسترش میدان دید تلسکوپ‌ها، انتظار می‌رود ده‌ها یا حتی صدها مورد از گذراهای هسته‌ای شدید در سراسر جهان مشاهده‌پذیر کشف شود.
هر یک از این فوران‌ها سال‌ها ادامه خواهد داشت و این فرصت را فراهم می‌کند که دانشمندان طیف‌سنجی، اندازه‌گیری دما و بررسی روند کاهش نور را با دقت انجام دهند.
درک بهتر از هسته‌های کهکشانی
مجموع این رصدها به ما کمک خواهد کرد بفهمیم انرژی چگونه از گاز در حال سقوط به تابش خروجی تبدیل می‌شود، و هسته کهکشان‌ها چگونه در طول زمان کیهانی تکامل می‌یابند.
ثبت رکوردی تازه در کیهان
در حال حاضر، سه مورد ثبت‌شده از ENTs درخشان‌ترین و پایدارترین انفجارهای کیهانی ثبت‌شده در تاریخ محسوب می‌شوند. این پدیده‌ها نشان می‌دهند که سیاه‌چاله‌ها قدرت کافی برای متلاشی‌کردن ستاره‌های عظیم را دارند و آن را به نوری کورکننده تبدیل می‌کنند. همچنین یادآور این حقیقت هستند که هنوز هم شگفتی‌های عمیق‌تری در فضا وجود دارد که از تصور ما فراتر می‌رود.
این مطالعه در مجله علمی Science Advances منتشر شده است.
منبع تصویر: دانشگاه هاوایی
