مگنتار فراری راز تازه‌ای از تولد ستارگان نوترونی فاش کرد!

زهرا وجدانی: در دنیای پررمز و راز اخترفیزیک، هر کشف تازه می‌تواند درک ما از ساختار و تحولات کیهانی را دگرگون کند. یکی از جدیدترین و شگفت‌انگیزترین این کشفیات، به رصد یک مگنتار سریع‌السیر به نام SGR ۰۵۰۱+۴۵۱۶ مربوط می‌شود؛ ستاره‌ای نوترونی با میدان مغناطیسی فوق‌العاده قوی که به‌طرزی غیرمنتظره در کهکشان راه شیری در حال حرکت است.

این مگنتار برخلاف نمونه‌های مشابه، هیچ ارتباطی با بقایای یک ابرنواختر ندارد و به‌نظر می‌رسد از فرآیندی متفاوت، مانند فروپاشی القاشده یا ادغام دو ستاره نوترونی کم‌جرم پدید آمده باشد. این یافته نه‌تنها دیدگاه‌های موجود درباره‌ی منشأ مگنتار‌ها را به چالش می‌کشد، بلکه می‌تواند سرنخی مهم در حل یکی از بزرگ‌ترین معما‌های اخترشناسی امروز یعنی منشأ «انفجار‌های رادیویی سریع» (Fast Radio Bursts) باشد. این گزارش نگاهی دقیق و جامع به این پدیده نادر و پیامد‌های علمی آن دارد.

مگنتار چیست؟

مگنتار‌ها نوعی از ستارگان نوترونی فوق‌چگال هستند که پس از مرگ ستارگان پرجرم به وجود می‌آیند. این اجرام که تنها حدود ۳۰ نمونه از آنها در کهکشان ما شناسایی شده، به‌واسطه میدان مغناطیسی فوق‌العاده قوی خود شناخته می‌شوند؛ میدانی که قدرت آن ممکن است تا یک تریلیون برابر میدان مغناطیسی زمین باشد. چنین شدت میدانی آن‌قدر زیاد است که اگر یک مگنتار تا نیمی از فاصله ماه به زمین نزدیک شود، می‌تواند تمام کارت‌های بانکی روی زمین را پاک کند و در فاصله حدود ۱۰۰۰ کیلومتری، حتی اتم‌های بدن انسان را از هم می‌پاشد.

رصد یک مگنتار در حال حرکت

SGR ۰۵۰۱+۴۵۱۶ برای نخستین بار در سال ۲۰۰۸ توسط رصدخانه فضایی سویفت ناسا شناسایی شد؛ زمانی که فوران‌هایی شدید و کوتاه از پرتو‌های گاما از لبه‌های کهکشان راه شیری ثبت شد. پس از بررسی‌های تکمیلی، مشخص شد این منبع یکی از معدود مگنتار‌های شناخته‌شده در کهکشان ما است. آن‌چه این مگنتار را منحصر‌به‌فرد می‌سازد، حرکت قابل‌توجه و همچنین عدم ارتباط واضح با باقی‌مانده هیچ ابرنواختری شناخته‌شده‌ای است.

تا پیش از این تصور می‌شد مگنتار‌ها تنها از طریق انفجار ابرنواختری و فروپاشی هسته‌ای ستارگان پرجرم ایجاد می‌شوند. اما رصد‌های دقیق هابل در طول بیش از یک دهه نشان داده که مگنتار مورد بحث، به احتمال زیاد از طریق مکانیزمی متفاوت ایجاد شده است؛ سناریویی که می‌تواند شامل ادغام دو ستاره نوترونی سبک‌وزن یا فروپاشی القاشده توسط جذب ماده (Accretion-Induced Collapse) باشد.

ده سال رصد دقیق

پس از کشف اولیه SGR ۰۵۰۱+۴۵۱۶، اخترشناسان در سال‌های ۲۰۱۰، ۲۰۱۲ و ۲۰۲۰ با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل توانستند درخش ضعیف فروسرخ این جرم را شناسایی کنند.

این مشاهدات با قاب مرجعی که توسط داده‌های فضاپیمای Gaia متعلق به آژانس فضایی اروپا (ESA) تعریف شده بود، هم‌راستا شدند. فضاپیمای Gaia در حال حاضر دقیق‌ترین نقشه سه‌بعدی از موقعیت نزدیک به دو میلیارد ستاره در کهکشان ما را ارائه داده است.

با استفاده از این داده‌ها، حرکت جزئی و دقیق این مگنتار در آسمان اندازه‌گیری شد. به گفته جو لایمن، اخترفیزیک‌دان دانشگاه وارویک بریتانیا و یکی از اعضای تیم تحقیقاتی، تمام این حرکات کم‌تر از یک پیکسل تصویر هابل بوده، که نشان‌دهنده پایداری خارق‌العاده ابزار‌های این تلسکوپ در بلندمدت است.

ردگیری مسیر مگنتار در فضا-زمان

بررسی دقیق مسیر حرکت SGR ۰۵۰۱+۴۵۱۶ نشان داد که این جرم با هیچ‌یک از باقی‌مانده‌های ابرنواختری شناخته‌شده، از جمله بقایای ابرنواختر HB۹ که در نزدیکی آن قرار دارد، مرتبط نیست. اگر این مگنتار در اثر انفجار همان ابرنواختر به وجود آمده بود، باید مسیر حرکت آن به سمت مرکز آن باقی‌مانده هدایت می‌شد؛ اما داده‌ها خلاف این را نشان دادند.

این یافته‌ها باعث شد پژوهشگران به سن تقریبی ۲۰ هزار ساله این مگنتار شک کنند یا فرض را بر آن بگذارند که منشأ آن فراتر از انفجار ابرنواختری بوده و فرآیندی نادر در پس تولد آن نهفته است.

سناریو‌های جایگزین برای تولد مگنتار

یکی از محتمل‌ترین فرضیه‌ها برای شکل‌گیری SGR ۰۵۰۱+۴۵۱۶، "فروپاشی القاشده توسط تجمع" است؛ فرآیندی که در یک سیستم ستاره‌ای دوتایی شامل یک کوتوله سفید روی می‌دهد. کوتوله سفید که هسته متراکم یک ستاره مانند خورشید است، در این سناریو ماده را از همدم خود جذب می‌کند. اگر این جذب آن‌قدر ادامه یابد که جرم کوتوله از حد خاصی فراتر رود، تعادل گرانشی آن برهم خورده و ممکن است دچار فروپاشی شود.

در حالت معمول، این فرآیند منجر به انفجار و نابودی کوتوله سفید می‌شود، اما در شرایط خاصی ممکن است هسته آن مستقیماً به یک ستاره نوترونی فرو بریزد؛ یعنی تولد یک مگنتار.

اندرو لوان، اخترشناس دانشگاه رادبود هلند و دانشگاه وارویک بریتانیا، در این‌باره می‌گوید: «ما فکر می‌کنیم این دقیقاً همان اتفاقی است که در مورد SGR ۰۵۰۱ افتاده است.»

ارتباط احتمالی با انفجار‌های رادیویی سریع

یکی از جالب‌ترین جنبه‌های این کشف، ارتباط احتمالی آن با یکی از مرموزترین پدیده‌های اخترفیزیکی به نام انفجار‌های رادیویی سریع (Fast Radio Bursts – FRBs) است. این انفجار‌ها که در طول چند میلی‌ثانیه امواجی بسیار قوی از طیف رادیویی آزاد می‌کنند، تاکنون بار‌ها در نقاط مختلف آسمان مشاهده شده‌اند، اما منشأ آنها هنوز به‌درستی شناخته نشده است.

از آن‌جا که برخی از FRBs در کهکشان‌هایی رصد شده‌اند که فاقد ستارگان جوان و پرجرم هستند، به‌نظر می‌رسد نمی‌توان منشأ آنها را به ابرنواختر‌ها نسبت داد. اما اگر مگنتار‌ها بتوانند از طریق ادغام یا فروپاشی القاشده تشکیل شوند، این می‌تواند توجیه مناسبی برای FRB‌های رصدشده در جمعیت‌های ستاره‌ای پیر باشد.

اهمیتی فراتر از یک کشف منفرد

این کشف نه تنها منشأ احتمالی SGR ۰۵۰۱+۴۵۱۶ را روشن‌تر می‌کند، بلکه پنجره‌ای تازه به درک فرآیند‌های پرانرژی در کیهان باز می‌کند. 

ناندا رئا، اخترشناس مؤسسه علوم فضایی در بارسلون اسپانیا می‌گوید: «نرخ تولد مگنتار‌ها و سناریو‌های شکل‌گیری آنها، از مهم‌ترین پرسش‌های اخترفیزیک انرژی بالا به‌شمار می‌رود و تأثیر زیادی بر درک ما از پدیده‌هایی، چون انفجار‌های گاما، ابرنواختر‌های فرادرخشان و FRB‌ها دارد.»

تیم تحقیقاتی اعلام کرده است که برنامه‌ریزی‌هایی برای انجام رصد‌های بیشتر با تلسکوپ فضایی هابل در دستور کار دارند. هدف از این مشاهدات، بررسی سایر مگنتار‌های شناخته‌شده در کهکشان و تحلیل دقیق‌تر مسیر حرکت، سن، و منشأ آنهاست. این تحقیقات در نهایت می‌توانند به مدل‌های دقیق‌تری از شکل‌گیری مگنتار‌ها بینجامند و به رمزگشایی از برخی از اسرار بزرگ کیهان کمک کنند.

رصد دقیق و بلندمدت مگنتار SGR ۰۵۰۱+۴۵۱۶ نه تنها شواهدی قدرتمند برای یک سناریوی غیرعادی در مورد شکل‌گیری مگنتار‌ها فراهم کرده، بلکه پلی میان نظریه و مشاهده برای توضیح برخی از اسرار کیهانی، چون FRB‌ها نیز ایجاد نموده است. این یافته نشان می‌دهد که اخترشناسی همچنان در آستانه اکتشافات تازه‌ای است که می‌تواند فهم ما از جهان را دگرگون کند.

اگر مگنتار‌ها واقعاً بتوانند بدون نیاز به انفجار‌های مرگبار شکل بگیرند، شاید لازم باشد کتاب‌های درسی اخترفیزیک را از نو بنویسیم.

انتهای پیام/