در فاصلهای حدود ۱۰ هزار سال نوری از زمین، یک سامانه دوتایی عجیب در صورت فلکی قوس (Sagittarius) در حال رقم زدن نمایشی است که اگر زمانبندی کیهان با ما همراه باشد، میتواند به یکی از تماشاییترین رویدادهای نجومی سالهای نزدیک تبدیل شود: انفجاری آنقدر درخشان که شاید در روشنایی روز هم از زمین دیده شود.
راز درخشندگی افراطی «وی قوس» بالاخره روشن شد
سامانه ستارهای V Sagittae از ابتدای قرن بیستم—از زمان کشفش در سال ۱۹۰۲—برای اخترشناسان یک معما بود: چرا این جرم آسمانی تا این حد پرنور است و چرا رفتارش با بسیاری از سامانههای دوتایی شناختهشده فرق دارد؟ پژوهشی که در ماه اوت در نشریه Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شد، پاسخ قانعکنندهای ارائه میدهد.
طبق نتایج این مطالعه، یکی از دو عضو این سامانه یک کوتوله سفید فوقالعاده چگال است؛ بقایای فشرده یک ستاره مرده که اندازهای نزدیک به زمین دارد اما جرمی همسنگ خورشید. این کوتوله سفید با سرعتی کمسابقه در حال برافزایش ماده از ستاره همدمِ بزرگتر و داغتر خود است—فرایندی که در آن گرانشِ کوتوله سفید مواد را از لایههای بیرونی همدم میرباید و به سوی خود میکشد.
فیلیپ چارلز، پژوهشگر دانشگاه ساوتهمپتون و از نویسندگان مقاله، در توضیح این وضعیت گفته است که «وی قوس یک سامانه معمولی نیست» و درخشندگی شدید آن از این واقعیت میآید که کوتوله سفید «عملاً در حال مکیدن جانِ ستاره همدم» است. این موادِ برافزوده روی سطح کوتوله سفید میتواند به واکنشهای گرماهستهای منجر شود؛ یعنی سطح کوتوله سفید مانند یک کوره روشن میشود و با تابشی شبیه «فانوس در آسمان شب» میدرخشد.
مشاهده با تلسکوپ بسیار بزرگ: حلقهای از گاز، نشانه یک نبرد کیهانی
تیم پژوهشی برای بررسی دقیقتر این سامانه دوتایی از تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) متعلق به رصدخانه جنوبی اروپا در شیلی استفاده کرد؛ ابزاری قدرتمند که امکان تحلیل طیفی و تصویربرداری با کیفیت بالا را فراهم میکند. ستارههای این سامانه با دورهای حدود ۱۲٫۳ ساعت به دور یکدیگر میچرخند—مدتی بسیار کوتاه که نشان میدهد فاصلهشان کم و تعامل گرانشیشان شدید است.
یکی از یافتههای چشمگیر، مشاهده یک حلقه عظیم گازی پیرامون سامانه بود؛ حلقهای ساختهشده از بقایای موادی که از ستاره همدم جدا شدهاند. پاسی هاکالا، پژوهشگر دانشگاه تورکو و از نویسندگان اصلی، توضیح داده است که کوتوله سفید نمیتواند همه جرمِ منتقلشده را «ببلعد»؛ بنابراین بخشی از مواد به شکل ساختارهای گازیِ درخشان در اطراف سامانه پخش میشود. این حلقه نهفقط یک تصویر زیبا، بلکه یک سرنخ فیزیکی است: میزان انتقال جرم آنقدر بالاست که سامانه را به آستانه یک پایان انفجاری نزدیک میکند.
به گفته پژوهشگران، حتی تغییرات رفتاری و «آشفتگی» این سامانه میتواند نشانهای از نزدیک شدن به مرحلهای باشد که در آن تعادل از دست میرود؛ وقتی نرخ برافزایش ماده و انرژی آزادشده، سامانه را وارد قلمرو رخدادهای ناپایدار میکند.
از نوا تا ابرنواختر: چرا ممکن است روز هم آن را ببینیم؟
در سامانههای دوتاییِ شامل کوتوله سفید، دو سناریوی انفجاری مهم مطرح است. نخست نوا (Nova): انفجاری سطحی که وقتی لایهای از هیدروژن برافزوده روی کوتوله سفید به حد بحرانی برسد، بهطور ناگهانی واکنش گرماهستهای آغاز میشود و جرم برای مدتی کوتاه بسیار پرنورتر میگردد. پابلو رودریگز-گیل، پژوهشگر مؤسسه اخترفیزیک قناری و دانشگاه لا لاگونا و از نویسندگان همرهبر، اشاره کرده که در آینده نزدیک احتمال یک فوران نوا وجود دارد—رخدادی که میتواند «بدون ابزار» هم قابل مشاهده شود.
اما سناریوی دوم، بسیار بزرگتر و پرانرژیتر است: ابرنواختر (Supernova). اگر این دو ستاره در نهایت با هم ادغام شوند یا شرایطی ایجاد شود که کوتوله سفید به آستانه ناپایداری برسد، انفجار حاصل میتواند بهطرز غیرمعمولی درخشان باشد. پژوهشگران در بیانیه دانشگاهی مرتبط با این مطالعه گفتهاند این رویداد ممکن است «در سالهای پیشِ رو» رخ دهد. در چنین حالتی، روشنایی انفجار میتواند به حدی برسد که حتی در روشنایی روز نیز از زمین دیده شود—رویدادی نادر که برای اخترشناسان حرفهای و رصدگران آسمان شب، یک فرصت تاریخی به شمار میآید.
البته باید دقت کرد که پیشبینی دقیق زمان انفجارهای کیهانی همواره با عدمقطعیت همراه است؛ زیرا جزئیاتِ نرخ انتقال جرم، ترکیب شیمیایی، میدانهای مغناطیسی و پویایی مداری میتوانند زمانبندی را تغییر دهند. با این حال، همین که یک سامانه دوتایی با چنین رفتار افراطی شناسایی و مدلسازی شده، به دانش ما درباره چرخه زندگی ستارهها و نحوه شکلگیری انفجارهای پرانرژی کمک میکند.
اهمیت علمی: یک آزمایشگاه طبیعی برای تولد و مرگ ستارهها
«وی قوس» فراتر از یک خبر جذاب آسمانی است. این سامانه میتواند به اخترفیزیکدانان کمک کند بفهمند کوتولههای سفید چگونه با برافزایش ماده به مرزهای ناپایداری میرسند، چه زمانی نوا رخ میدهد، و تحت چه شرایطی یک ابرنواخترِ استثنایی شکل میگیرد. چنین دادههایی برای درک تکامل ستارهای، فیزیک پلاسما، و حتی کالیبراسیون فاصلههای کیهانی (در برخی انواع ابرنواخترها) اهمیت دارد.
اگر انفجار نهایی در زمان حیات رصدخانههای کنونی رخ دهد، شبکهای از تلسکوپهای زمینی و فضایی—از طیفسنجها تا آشکارسازهای پرتو ایکس—میتوانند این رخداد را بهصورت چندطولیموج ثبت کنند. پرسش جذاب این است: آیا آسمان روزِ زمین واقعاً مهمان یک «نقطه نورانی تازه» خواهد شد؟ اخترشناسان میگویند باید چشم به دادههای تازه و پایش پیوسته این سامانه دوخت.
