ماجرای شگفت‌انگیز قلب پر دردسر یک ابرنواختر معروف!

خب بذارید یک داستان خیلی جالب از دل فضا براتون تعریف کنم. حدود ۱۱،۳۰۰ سال پیش، یه ستاره قول‌پیکر توی کهکشانمون داشت پا به لحظات آخرش می‌ذاشت. این ستاره، که اسمش رو دانشمندها گذاشتن Cassiopeia A یا به طور خلاصه Cas A (کَس اِی)، اون موقع حسابی داغ بود و داشت لایه‌های بیرونی‌اش رو پرت می‌کرد به فضا. تهش هم، یه انفجار عظیم رخ داد که بهش میگن ابرنواختر (Supernova یعنی انفجار فوق‌العاده نیرومندِ آخر عمر یک ستاره بزرگ).

حالا Cas A یکی از معروف‌ترین و پُرمطالعه‌ترین بقایای ابرنواخترهاست و دانشمندها همیشه روش زوم کردن تا اسرار آخراش رو کشف کنن. نور این انفجار اول‌بار حدود سال ۱۶۶۰ میلادی به زمین رسید، ولی هیچ سند قطعی نداریم که اون موقع واقعاً کسی با چشم دیده باشه.

ستاره‌ای که باعث Cas A شد، طبق تخمین‌ها احتمالاً بین ۱۵ تا ۲۰ برابر خورشید جرم داشته (جرم خورشید، همون وزن کلی خورشید، یه واحد مقایسه توی اخترشناسیه). توی بعضی حرف‌ها حتی تا ۳۰برابر هم گفتن! ظاهراً این ستاره یا یه ابرغول سرخ بوده (Red Supergiant یعنی ستاره‌ای که آخر عمرشه و خیلی خیلی بزرگ و قرمز به نظر میاد) یا شاید حتی یه ستاره Wolf-Rayet بوده که یه نوع ستاره خیلی سنگینه و لایه‌های سطحی خودش رو به شدت از دست می‌ده.

آخرش هم کار به جایی رسید که قلب آهنی این ستاره باعث شد، تحمل فشار جاذبه رو نداشته باشه و بترکه؛ به این نوع انفجار می‌گن «ابرنواختر هسته‌فروریز» یا Core-collapse Supernova.

حالا چرا این ماجرا اینقدر برای دانشمندها خاصه؟ آخه معمولاً تا وقتی ستاره منفجر نشه، نمی‌تونن بفهمن دقیقاً داخلش چه خبره! معمولاً اون لحظات پایانی قبل از انفجار، مثل راز باقی می‌مونه. ولی این دفعه، با کمک تلسکوپ X-ray چاندرا (Chandra)، کلی اطلاعات جدید جمع کردن. حتی عکس‌های زیادی هم گرفتن که با دوربین‌های فضایی متفاوت مثل هابل و تلسکوپ فضایی جیمز وب گرفته شده و ترکیب اطلاعاتشون تصویری خیلی رنگی و جذاب ساخته.

توی آخرین تحقیق که توی ژورنال Astrophysical Journal چاپ شده، دانشمندها توضیح دادن که با ترکیب داده‌های واقعی چاندرا و مدل‌سازی کامپیوتری، به ماجرای عجیبی رسیدن: درست قبل از انفجار ستاره Cas A، یه بخش داخلی خیلی پر از سیلیکون (یعنی همون عنصری که توی شن و شیشه هست!)، شروع کرده به حرکت به سمت بیرون؛ این لایه سیلیکونی زد و لایه کناری که پر از نئون بود رو هم شکست و واردش شد (نئون، اون گازی که توی علائم نئون تبلیغاتی روش می‌زنن). خلاصه، دو جور عنصر مختلف مثل سیلیکون و نئون حسابی با هم قاطی شدن؛ اینو بهش می‌گن «مخلوط شدن ناهمگون لایه‌ها» یا همون Inhomogeneous Mixing!

جالب‌تر اینکه اینجا صرفاً لایه‌ها با هم قاطی نشدن، بلکه مواد سیلیکونی به سمت بیرون رفتن و مواد نئونی به سمت هسته اومدن. عکس‌ها و داده‌ها نشون میدن که کنار هم، گره‌های کوچیک پر از سیلیکون و نئون هست، بدون این که تا حد زیادی با بقیه عناصر مخلوط شده باشن. یه اتفاق عجیب دیگه هم افتاده: پوسته‌های ستاره‌ای با هم یکی شدن (Shell merger یعنی اینکه پوسته‌های مختلفی که روشون عناصر مختلف می‌سوزه، همدیگه رو می‌بلعن و با هم قاطی میشن). این اتفاق درست لحظاتی قبل از انفجار رخ میده و باعث میشه اوضاع درونی ستاره خیلی ناآروم و آشفته بشه.

تا چند دهه پیش، همه فکر می‌کردن که انفجار ابرنواخترها باید خیلی منظم و قرینه باشه؛ ولی با این کشفیات جدید، به نظر میاد ماجرا خیلی بهم‌ریخته‌تر از اونه که فکر می‌کردیم! عدم تقارن (Asymmetry یعنی وقتی همه چیز یک طرفه و بدمنظمه و متقارن نیست) توی انفجارها باعث میشه حتی ستاره نوترونی که باقی میمونه (Neutron Star یعنی بقایای فوق چگال و کوچیک ستاره بعد ابرنواختر) با سرعت زیادی به یک طرف پرتاب بشه. به این می‌گن Neutron Star Kick که یعنی «لگد» ستاره نوترونی!

نکته خفن‌تر اینه که این آشفتگی درونی نه‌تنها ساختار ستاره رو تغییر داده، بلکه طبق نظر دانشمندها شاید خودش باعث شروع انفجار ابرنواختر هم شده باشه؛ یعنی همین تلاطم و قاطی شدن لایه‌ها کمک کرده که ستاره اصلاً منفجر بشه!

در نهایت، چیزی که از چاندرا فهمیدن، اینه که سوختن شدید و سریع لایه‌های داخلی و قاطی شدن سیلیکون و نئون، چیزی رو به جا گذاشته که اولین بار با چشم واقعا دیدنش. یعنی تا قبل این فقط توی شبیه‌سازی‌های کامپیوتری حدس می‌زدن؛ اما حالا شواهد مشاهده‌ای واقعی بهش رسیدن.

اگه به عکسا و تصاویر نگاه بندازید، رنگ‌ها و توزیع عناصر رو نشون میدن: مثلاً مناطقی که پر از سیلیکون هستن کنار مناطق نئونی دیده میشه، و حتی نقاط آبی‌رنگ نشون‌دهنده اکسیژن بالا هستن. همه اینا بهمون نشون میده که کوچیک‌ترین جزئیات اندرونی یک ستاره درست قبل از انفجار، چقدر می‌تونه متفاوت و غیرقابل‌پیش‌بینی باشه.

در کل، کشف این جزئیات از قلب آشفته ابرنواختر Cas A نشون داد که انفجار ابرنواخترها خیلی از چیزی که قبلاً فکر می‌کردیم، شلوغ‌تر و نامتقارن‌ترن و همین موضوع سرنوشت بقایای ستاره رو هم تعیین می‌کنه. دانشمندها عقیده دارن تازه اول راه کشف رازهای درونی ستاره‌های بزرگن؛ این یافته‌ها کمک می‌کنه به درک بهتری از این که ستاره‌ها چطور می‌میرن و بعدش چه اتفاقی میفته برسیم.

خلاصه اگر عاشق داستان‌های هیجان‌انگیز دنیای فضا هستید، بدونید که قلب شلوغ و به‌هم‌ریخته Cas A هنوز کلی راز توی جیبش قایم کرده که منتظریم کم‌کم کشفشون کنیم!

منبع: +