شناسایی یک پدیده منحصر به فرد کیهانی
در تازهترین دستاوردهای اخترشناسی، پژوهشگران به جرم عجیبی در دوردستهای کهکشان راه شیری دست یافتهاند که نحوه درخشش و خاموشی آن، به گونهای است که تا کنون مانندش مشاهده نشده است. این جرم با نام CHIME J1634+44 نه تنها به دلیل چشمکزدنهای منظم و طولانیمدت خود مورد توجه قرار گرفته، بلکه ویژگیهای فیزیکی خاص و بیسابقهای از خود نشان میدهد که آن را به یک «تکشاخ» در میان اجرام مشابه تبدیل کرده است.
زمینه علمی و اهمیت شناسایی اجرام چشمکزن طولانیدوره
به نوشته ساینس آلرت، بهطور معمول اجرامی که با عنوان انتقالیهای دورهبلند یا LPT (Long-Period Transients) شناخته میشوند، تنها در تعداد اندکی در کهکشان کشف شدهاند. هرکدام پدیدههایی کمیاب هستند که با چرخههای مرموز روشن و خاموششدن در بازههای زمانی طولانی مشخص میشوند. با این حال، رصد CHIME J1634+44 به واسطه قطبیدگی بسیار بالای نور ارسالیاش و همچنین رفتارهای بیسابقه در سیکل انتشار امواج رادیویی، توجه جامعه علمی را به خود جلب کرده است.
مطالعات مقدماتی نشان میدهد که تغییرات بازه زمانی بین پرتوهای رادیویی این جرم بهجای افزایش، رو به کاهش است که برخلاف روند کند شدن معمول اجرام فضایی است. این بدان معناست که نرخ چرخش این جرم کیهانی در حال شتاب گرفتن است؛ موضوعی که در زمینه ستارههای نوترونی (Neutron Stars) و کوتولههای سفید (White Dwarfs) اهمیت ویژهای پیدا میکند.
مشخصات و رفتارهای منحصربهفرد CHIME J1634+44
یکی از مهمترین ویژگیهای این جرم، وجود دو دورهی تناوبی پلکانی است؛ یکی با تناوب ۱۴ دقیقه (۸۴۱ ثانیه) و دیگری با مدت ۷۰ دقیقه (۴۲۰۶ ثانیه) که دقیقا پنج برابر دوره نخست است. این الگوی عجیب باعث شده محققان فرضیههایی مبنی بر وجود یک سامانه دوتایی! متشکل از یک ستاره نوترونی و جسمی هممدار را مطرح کنند.
پژوهشگران دو تیم مستقل به سرپرستی آدام دانگ (Green Bank Observatory) و سان بولووت (مؤسسه اخترشناسی رادیویی هلند)، بهطور همزمان و جداگانه این جرم را شناسایی کردند و هردو تیم الگوهای مشابهی از افزایش نرخ چرخش، دوگانگی تناوبها و قطبیدگی بیسابقه امواج را گزارش دادند.
تحلیلها و فرضیات علمی: کوتوله سفید یا ستاره نوترونی؟
بر اساس دانش کنونی اخترفیزیک، چنین اجرامی معمولاً به دو دسته تقسیم میشوند: یکی بقایای ستارگان کمجرمتر هستند که کوتوله سفید (White Dwarf) شکل میگیرند و دیگری، بقایای ستارگان پرجرمتر که تحت فشار فوقالعادهای به ستاره نوترونی تبدیل میشوند.
ستاره نوترونی: تعریف و رفتار
ستارههای نوترونی با تراکم بسیار زیاد، جرم معادل حدود ۲.۳ برابر خورشید را در قطری تنها ۲۰ کیلومتر جای دادهاند. فشار ناشی از چگالش نوترونها عامل پایداری آنها است و این تراکم بالای ماده، امکان دارد منجر به پدیدههای غیرمعمول در فضای اطراف شود؛ خصوصاً زمانی که جرم همدمی در نزدیکی آنها وجود داشته باشد.
کوتوله سفید: ساختار و ویژگیها
کوتولههای سفید نیز بقایای ستارگان سبکتر هستند و تا ۱.۴ برابر جرم خورشید را در قطری تقریباً برابر با زمین تا ماه جای میدهند. پایداری آنها به خاطر فشار تبادلی الکترونهاست.
پژوهشها و مشاهدات مستقل
یافتههای هر دو تیم پژوهشی نشان میدهد که CHIME J1634+44 احتمالاً نتیجه یک سامانه دوتایی است که یکی از اعضا در حال جذب ماده از همدمش است. این فرایند افزایشی میتواند دلیل شتاب گرفتن نرخ چرخش ستاره باشد.
با این حال، اختلاف نظر در مورد نوع جرم اصلی این سامانه وجود دارد: گروه دانگ با توجه به ثبت انتشار امواج رادیویی پریودیک، آن را نزدیک به ستاره نوترونی یا حتی تپاختر (Pulsar) دانستهاند؛ در حالی که گروه بولووت با کشف یک منبع فرابنفش ضعیف در محل جرم، فرض احتمال یک کوتوله سفید با جرمی معادل ۷۸ درصد خورشید و دمایی بین ۱۵۰۰۰ تا ۳۳۰۰۰ درجه کلوین را مطرح کردهاند. در این صورت، ممکن است با یک «کوتوله سفید تپاختر» بسیار نادر و کمتر دیدهشده مواجه باشیم.
ویژگیهای فیزیکی: قطبیدگی بیسابقه و اهمیت علمی
از دیگر جنبههای قابل توجه CHIME J1634+44، میتوان به سیگنال قطبیدگی کاملاً دایرهای آن اشاره کرد که تا کنون در هیچ انتقالی دورهبلند دیگری مشاهده نشده بود. این امر نشان میدهد که امواج رادیویی ارسالی از این جرم با سازوکاری کاملاً تازه در کیهان تولید میشوند که نیازمند بررسیهای دقیقتر است.
پیامدهای اکتشاف و قدمهای بعدی
این کشف، افقهای جدیدی را فراروی مطالعه سامانههای دوتایی فشرده، فیزیک ستارگان مرده و سازوکارهای انتقال جرم در کیهان میگشاید. به گفته آدام دانگ: «کشف CHIME J1634+44 نه فقط جمعیت دنیای اجرام انتقالی دورهبلند را افزایش میدهد، بلکه مدلهای موجود در زمینه ستارههای نوترونی و کوتولههای سفید را نیز با چالش روبهرو میکند و احتمال کشف شمار بیشتری از چنین اجرام مرموزی را تقویت میسازد.»
نتایج این پژوهشها بهترتیب در نشریه The Astrophysical Journal Letters و مجله Astronomy & Astrophysics منتشر شده و نسخه پیشچاپ دومین نیز روی arXiv در دسترس است.
نتیجهگیری
چشمک زدن مرموز و رفتارهای عجیب CHIME J1634+44 بار دیگر ثابت میکند که دنیای اجرام فشرده فضایی هنوز ناشناختههای بسیاری دارد. این کشف راهگشایی برای درک بهتر فرایندهای فیزیکی در کنار ستارگان مرده و سامانههای دوتایی و گامی مهم به سوی رمزگشایی از گونههای کمتر شناختهشده کیهانی است. با افزایش کیفیت ابزارهای رصدی و ادامه رصدهای دقیقتر، جامعه علمی انتظار دارد در آینده نزدیک شواهد بیشتری پیرامون ماهیت واقعی این «تکشاخ کیهانی» و اجرام مشابه بهدست آورد.