مرگ آرام در کهکشان آندرومدا؛ ستارهای که به نظر میرسد بدون انفجار به سیاهچاله مبدل شده است
دانشمندان در فاصلهی ۲٫۵ میلیون سال نوری از زمین، به کشف شگفتانگیزی در کهکشان مارپیچی همسایهی ما پی بردهاند. نکتهای که در این اکتشاف شایان توجه است، بهناحق بر غیاب و عدم ظهور آن ستاره بزرگ متمرکز است، چرا که انتظار میرفت بهصورت معمول با انفجاری درخشان در قالب ابرنواختر به زندگیاش پایان دهد، اما بهسادگی در خلأ ناپدید شده است.
این سناریو که بهگونهای شگفتآور «اکنون هست و ناگهان نیست» توصیف میشود، در حقیقت یک جادوگری کیهانی محسوب نمیشود؛ بلکه به نظر میرسد تولدی از یک سیاهچاله در عین حضور در نقطهی نظر تلسکوپها به وقوع پیوسته است. این مشاهده احتمالاً نشانهای از یک ابرنواختر ناکام است و یافتهای بسیار ارزنده به شمار میرود که میتواند به یکی از سوالات بنیادین علم پاسخی دقیق ارائه دهد. علیرغم پیشرفتی که در مطالعات مربوط به سیاهچالهها حاصل شده و تحولی که در درک ما از این موجودات مرموز به وجود آورده، همچنان کسی نمیداند که آنها چهگونگی و در چه لحظهای به وجود میآیند.
شمارش لحظهی خروج سیاهچاله از دل ستارهای در حال مرگ، همان حلقهی مفقودهای است که محققان برای بهروزرسانی نظریات خود به آن نیاز دارند. ستارهشناسان بهخوبی مطلعاند که ستارههایی که جرمشان حداقل به هشت برابر خورشید میرسد، پس از پایان سوخت هستهای خود، بهدلیل فشار گرانشی سنگینشان فرو میریزند. لایههای بیرونی آن ستاره بهطرز فزایندهای به سمت درون میآیند و هستهی آن به یک کرهی چگال متشکل از نوترونها به اندازهی یک شهر تبدیل میشود.
در شرایط عادی، امواج شوک عظیم به بیرون پرتاب میشود و با رسیدن به سطح، انفجار ابرنواختری شکل میگیرد. اما در ستارههای فوقسنگین، گاهی به دلایلی که هنوز مشخص نشده، این موج شوک متوقف میشود و شکست میخورد. در این حالت، ستاره بهطور ظاهری سالم باقی میماند تا زمانی که نیروی گرانش بر او غلبه کند و یک فروپاشی غیرقابل بازگشت، سیاهچاله را جانشین ستاره نمایید.
ستارهای که در کهکشان آندرومدا ناپدید شده، نخستین ثبت تولد سیاهچالهای بدون وقوع انفجار ابرنواختری نیست، اما قطعاً نزدیکترین و ممتازترین نمونهای است که تا به حال به ثبت رسیده است. بهگزارش نشریه ساینتیفیک امریکن، نتایج پژوهشی جدید به رهبری کیشالای دی، اخترفیزیکدان دانشگاه کلمبیا، بهواسطهی آنالیز مجدد دادههای آرشیوی مأموریت نئووایز (NEOWISE) ناسا بهدست آمده است. این تیم توانستند ستارهای را با نام M31-2014-DS1 شناسایی کنند که از سال ۲۰۱۴ در حال درخشش بوده و تا سال ۲۰۲۲ بهطور کامل در نظر تلسکوپهای فروسرخ محو شده است.
کیشالای دی میگوید: «زمانی که مشاهده کردم ستاره بهتدریج به تاریکی میرود، بدنم به لرزه درآمد. با توجه به برآوردها مبنی بر اینکه ممکن است یک ابرنواختر ناکام در کهکشانهای بزرگ تنها یک بار در هر قرن رخ دهد، وجود آن در همسایگی ما، واقعیتی ویژه و بینظیر به شمار میآید.» بررسیهای دقیقتری روی دادههای تلسکوپ هابل و مشاهدات زمینی در سال ۲۰۲۳ نشاندهندهی این است که بهجای تابشهای پرانرژی، تنها تودهای کمنور و قرمزرنگ در محل قبلی ستاره باقی مانده است.
بهجای تابشهای پرانرژی، تنها تودهای قرمزرنگ و کمنور در جایگاه قبلی ستاره باقی مانده است
این تودهی قرمزرنگ به احتمال زیاد شامل لایههای بیرونی ستاره است که در حین فروپاشی به فضای بیرونی پرتاب شدهاند. بخشی از مواد هنگامی که به سمت سیاهچاله سقوط میکنند، پرتوهای ایکس تولید میکنند؛ در حالیکه باقیمانده به شکل یک لایه غبار درآمده که نور داخلی را جذب و فقط درخشش ضعیفی از خود منتشر میکند. اطلاعات جدیدی که از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و رصدخانه پرتو ایکس چاندرا در سال ۲۰۲۴ بهدست میآید، همچنین با مدلهای پیشبینی شده همخوانی خوبی دارد.
مدلسازیهای محاسباتی نشان میدهند که ابرنواختر ناکام M31-2014-DS1 دارای سیاهچالهای با جرمی برابر با حدود پنج برابر جرم خورشید ایجاد کرد. این مدل همچنین توانسته است ابهامات مربوط به کاندیدای پیشین، یعنی NGC 6946-BH1 که در فاصلهای بس فاصلهدارتر قرار داشته، توضیح دهد.
با این حال، علوم همیشه در انتظار رمز و رازهای جدید میماند. بیسور از دانشگاه لیورپول جان مورز، تفسیر متفاوتی را در مقالهای که در نشریهی Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شده، ارائه داده است. او بر این باور است که این پدیده نه لزوماً به معنای تولد یک سیاهچاله است، بلکه میتواند ناشی از ادغام دو ستاره در میان غبار باشد. بیسور تأکید میکند که پیش از تأیید نهایی، تمام سناریوهای ممکن برای ناپدیدی ستاره باید بهدقت مورد بررسی و تحققسنجی قرار گیرند.
تنها زمان میتواند بهعنوان داور نهایی این پرونده کیهانی عمل کند. اگر این پدیده ناشی از ادغام دو ستاره باشد، درخشش آن در بلندمدت ادامه خواهد داشت، اما سیاهچاله در درون تاریکی ابدی باقی خواهد ماند. با گسترش لایهی غبار و نازک شدن پردهی کیهانی، حقیقت بهزودی نمایان خواهد شد. نسل آینده تلسکوپها نظیر رصدخانهی ورا روبین و تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن، فرصتهای نامحدودی را برای بررسی این پدیدهی حیرتانگیز و ورود به دورانی نوین در اخترفیزیک فراهم خواهند ساخت.
این پژوهش در مجله ساینس منتشر شده است.
