اولین مغنااختر در کهکشانی دیگر نقاب از رخ برکشید؛ ستاره‌ای که می‌لرزد

ديجياتو

بروزرسانی 1399/11/13 - 08:30

اولین مغنااختر در کهکشانی دیگر نقاب از رخ برکشید؛ ستاره‌ای که می‌لرزد

ديجياتو/ گروهي از اخترشناسان آمريکايي و کانادايي در مقاله‌اي که در نشريات نيچر و نيچر آسترونومي منتشر و نتايج آن را در اجلاس مجازي انجمن نجوم آمريکا ارائه کرده‌اند، خبر دادند که براي اولين‌بار و به حتم يقين موفق شده‌اند يک مغنااختر شراره‌اي را در کهکشاني ديگر کشف کنند.

همواره تصور بر اين بود که مغنااخترها که اجرام ستاره‌اي فوق مغناطيسي‌اند، مسئول بعضي از انفجارهاي بسيار پرانرژي در کهکشان‌هاي نزديک باشند اما تاکنون هيچ‌کس موفق نشده بود اين فرضيه را ثابت کند. پيش‌ازاين، اخترشناسان مغنااخترهاي شراره‌اي را در کهکشان راه‌شيري رصد کرده بودند اما اين اجرام درخشان به‌حدي پرنور هستند که ممکن نيست بتوان به آنها نگاه دقيقي انداخت. همچنين در کهکشان‌هاي ديگر رصدهاي کوتاهي ثبت شده بود اما هيچ‌کدام هرگز به اين دقت نبودند.

به‌گفته اين دانشمندان، 15 آوريل 2020، اولين علامت از اين مغنااختر به‌صورت انفجاري از پرتوهاي گاما و پرتوهاي ايکس نمايان شد. پنج تلسکوپ فضايي شامل تلسکوپ فضايي پرتو گاماي فرمي و مدارگرد مارس اوديسه اين انفجار را رصد کردند و اطلاعات کافي براي رديابي چشمه اين انفجار را در اختيار دانشمندان گذاشتند.
پژوهش‌ها نشان داد که چشمه اين انفجار پرتو ايکس و گاما در کهکشان NGC 253 يا کهکشان سنگ‌تراش در فاصله 11.4 ميليون سال نوري از زمين قرار دارد.

در ابتدا، اخترشناسان تصور کردند که اين انفجار نوعي از انفجار کوتاه پرتو گاما يا GRB است که معمولا در اثر برخورد ستاره‌هاي نوتروني يا ساير رويدادهاي ويرانگر کيهاني به‌وجود مي‌آيد. اما اين علامت براي اينکه يک جي.آر.بيِ کوتاه باشد کمي عجيب بود. زيرا در مدت‌زمان فقط 2 ميلي‌ثانيه به‌سرعت به حداکثر ميزان درخشش رسيد و بعد براي 50 ميلي‌ثانيه ديگر عقب کشيد و به‌نظر رسيد که پس‌از حدود 140 ميلي‌ثانيه تمام شده است. با کمرنگ‌شدن علامت، بعضي از تلسکوپ‌ها نوسانات نوري را که سريع‌تر از يک ميلي‌ثانيه تغيير مي‌کردند، تشخيص دادند.

«اليور رابرتز»، اخترفيزيکدان انجمن پژوهش‌هاي فضايي دانشگاه‌ها در هانتسويل در اين‌خصوص مي‌گويد: «انفجارهاي پرتورهاي گامايي معمولي کوتاه که نتيجه برخورد ستاره نوتروني‌اند چنين تغييري ندارند اما در مورد مغنااخترهاي شراره‌ايِ کهکشان خودمان بايد گفت که وقتي اين اجرام چرخش مي‌کنند شراره‌هاي نور به‌صورت نقاطي درخشان، مي‌آيند و مي‌روند.»

پس‌از ثبت اين رويداد اوليه‌، تلسکوپ فرمي به‌طرز شگفت‌انگيزي توانست پرتوهاي گاماي با انرژي بالاتر از يک گيگاالکترون‌ولت را که چهار دقيقه پس‌از انفجار اوليه از راه رسيدند رصد کند و اين‌ درحالي بود که هيچ‌يک از چشمه‌هاي شناخته‌شده جي.آر.بيِ کوتاه قادر به انجام چنين انفجاري نيستند.

کوين کارلي از دانشگاه کاليفرنيا در برکلي در اين‌خصوص توضيح مي‌دهد: «ما در يک کهکشان نزديک مغنااختري را کشف کرديم که انگار نقاب زده بود و ما نقاب از چهره‌اش برداشتيم.»
اين پژوهشگران معتقدند شراره‌اي که رصد کرده‌اند برآمده از اختر‌لرزه‌اي عظيم باشد که بزرگاي آن برابر با يک‌هزار تريليون‌تريليون يا 10 به توان 27 برابر بزرگ‌تر از زمين‌لرزه با بزرگاي 9.5 است که سال 1960 در شيلي ثبت شد. اخترلرزه يا ستاره‌لرزه (Starquak) زلزله‌اي شبيه زمين‌لرزه است با اين ‌تفاوت که در مغنااخترها رخ مي‌دهد.

تا امروز، دانشمندان فقط 23 مغنااختر را شناسايي کرده‌اند و روي اين اجرام ستاره‌اي مغناطيسي سه اخترلرزه را به‌ترتيب در سال‌هاي 1979، 1998 و 2004 ثبت کرده‌اند. اکنون نتايج اين کشف جديد پيشنهاد مي‌دهد که دست‌کم بعضي‌ از علامت‌هايي که به‌نظر مي‌رسند GRBهاي کوتاه باشند درواقع از شراره‌هاي مغنااختر تابش شده‌اند و بنابراين، ممکن است حاصل يک رويداد اخترلرزه‌اي باشند.

مغنااختر چيست؟
مغنااختر (magnetar که مخفف عبارت Magnetic Star به‌معني «ستاره مغناطيسي» است‌) ستاره‌اي نوتروني است که داراي ميدان مغناطيسي عظيمي است که ميلياردها برابر ميدان مغناطيسي زمين است و از واپاشي آن تابش‌هاي فراوان و بسيار شديد الکترومغناطيسي به‌ويژه پرتوهاي ايکس و پرتوهاي گاما و در موارد بسيار نادر بسامدهاي راديويي حاصل مي‌شود.

نخستين‌بار، رابرت دانکن و کريستوف تامپسون در سال 1992 نظريه‌اي را درباره اين اجرام ستاره‌اي مغناطيسي ارائه کردند و يک‌ دهه بعد، فرضيه مغنااختر به‌عنوان توضيحي فيزيکي براي اجرام خاص شناخته‌شده‌اي مثل «تپ‌اختر غيرعادي پرتو ايکس» و «گاما نرم تکرارکننده» به‌طور گسترده از سوي جامعه نجوم در سطح جهاني پذيرفته شد.

زماني‌ که در مدت يک انفجار ابرنواختري، يک ستاره‌ به يک ستاره نوتروني رُمبِش مي‌کند ميدان مغناطيسي‌اش قوت مي‌گيرد و همان‌طورکه ابعادش به نصف مي‌‌رسد قدرت ميدان مغناطيسي‌اش چهار برابر مي‌شود. دانکن و تامپسون محاسبه کردند که وقتي ميدان مغناطيسي يک ستاره نوتروني که به‌طورعادي حدود 10 به توان 8 تسلا است به بيش‌از 10 به‌توان 11 تسلا برابر با 10 به‌توان 15 گاوس برسد ستاره نوتروني به مغنااختر تبديل شده است.

يک ابرنواختر، طي انفجار، حدود 10درصد از جرم خودش را از دست مي‌دهد. ستاره‌هاي بسيار بزرگتري که بين 10 تا 30 برابر جرم خورشيد هستند و درپي انفجار به سياهچاله تبديل نمي‌شوند در چنين رويدادي، حدود 80 درصد از جرم خودشان را از دست مي‌دهند. اعتقاد بر اين‌ است که از هر 10 ابرنواختر حدود 1 ابرنواختر به‌جاي اينکه به ستاره نوتروني و تپ‌اختر تبديل شود به مغنااختر تبديل مي‌شود.

اين اتفاق زماني رخ مي‌دهد که ستاره چرخش بسيار سريع و نيروي مغناطيسي بسيار قوي داشته باشد. همچنين دانشمندان بر اين باورند که ميدان مغناطيسي مغنااختر نتيجه يک حرکت همرفتي مواد گرم به هسته ستاره نوتروني باشد که حدود 10 ثانيه اول زندگي ستاره انجام مي‌شود.

در لايه‌هاي بيروني مغنااختر، تنش‌هاي ناشي از خطوط نيروي ميدان مغناطيسي ستاره‌ مي‌توانند به اخترلرزه منجر شوند. اين امواج لرزه‌اي به‌شدت پرانرژي هستند و سبب تابش قوي پرتوهاي ايکس و گاما مي‌شوند. زندگي فعال مغنااختر بسيار کوتاه است. به‌طوري‌که، ميدان‌هاي مغناطيسي قوي بعد از حدود 10هزار سال رو به زوال و واپاشي مي‌روند. به‌همين‌علت، تصور مي‌شود که کهکشان راه‌شيري به احتمال بسيار زياد مملو از مغنااخترهاي خاموش باشد.

نمونه‌هايي از مغنااخترهاي شناخته‌شده
مغنااختر 4U 0142+61 در فاصله 13هزار سال نوري از زمين در صورت فلکي ذات‌الکرسي
مغنااختر SGR 0418+5729 در فاصله حدود 6هزارو500 سال نوري از زمين با ميدان مغناطيسي يک‌ميليون‌ميليارد گاوس
مغنااختر SGR 1806-20 در فاصله 50هزار سال نوري از زمين در صورت فلکي قوس
مغنااختر 1E 1048.1-5937 در فاصله 9هزار سال نوري در صورت فلکي شاه‌‌تخته. ستاره‌اي که اين مغنااختر از آن به‌وجود آمده جرمي حدود 30 تا 40 برابر جرم خورشيد داشته است