پرده برداری از منشاء انفجارهای پرانرژی ایکس در کهکشان ها

مقدمه: روشن‌سازی راز انفجارهای ایکس سریع کیهانی

بیش از نیم قرن است که انفجارهای مرموز پرتو ایکس موسوم به گذرای سریع ایکس (FXTs) ذهن اخترشناسان را به خود مشغول کرده‌اند. این پدیده‌های گذرا و پرقدرت، که تنها برای چند ثانیه تا چند ساعت از کهکشان‌های دوردست ساطع می‌شوند، مدت‌ها بدون توضیحی روشن درباره منشاء خود باقی مانده بودند. پژوهش‌های اخیر با رهبری تیمی بین‌المللی از اخترفیزیکدانان، سرانجام راز این انفجارها را فاش کرده و ارتباط مستقیم آن‌ها با مرگ ستارگان پرجرم و جت‌های ناکام آن‌ها را آشکار ساخته است—این یافته افق تازه‌ای در درک فرگشت ستاره‌ای و پرانرژی‌ترین رخدادهای کیهان گشوده است.

زمینه علمی: فوران‌های پرتو گاما و ابرنواخترها

ابرنواخترها نشانه فروپاشی و مرگ چشمگیر ستارگانی هستند که جرمی میان ۱۵ تا ۳۰ برابر خورشید ما دارند. در این رویدادها، هسته ستاره رمبش کرده و شوکی عظیم ایجاد می‌کند که لایه‌های بیرونی ستاره را به فضا می‌راند. گاه این انفجارها جت‌هایی پرانرژی از ماده و انرژی را آزاد می‌کنند که از ستاره فرار می‌کند و فوران پرتو گاما (GRB)، شدیدترین و درخشان‌ترین انفجار کیهان را سبب می‌شود.

با این حال، همه جت‌ها از ستاره فرار نمی‌کنند. به گفته دکتر جیلین راستینژاد، اخترشناس دانشگاه نورث‌وسترن: «از دهه ۱۹۷۰، اخترشناسان انفجارهای سریع پرتو ایکس را از کهکشان‌های دور شناسایی کرده‌اند که می‌توانند از چند ثانیه تا چند ساعت به طول بیانجامند— با این وجود، منبع آن‌ها همچنان یک معمای دیرینه بود. پژوهش ما نشان داد این پدیده‌ها می‌توانند نتیجه مرگ انفجاری ستارگان پرجرم باشند.»

کشف بزرگ: رویداد پرتو ایکس ۲۰۲۵ و بررسی آن

در ۸ ژانویه ۲۰۲۵، رخداد کیهانی سرنوشت‌سازی اتفاق افتاد. تلسکوپ پیشرفته ایکس‌رِی اینشتین پروب که در مدار زمین قرار دارد، گذرای سریع ایکسی را که از فاصله ۲.۸ میلیارد سال نوری ساطع شده بود ثبت کرد—این فرصتی نادر برای مشاهده همزمان با تعداد زیادی تلسکوپ و در طول‌موج‌های مختلف فراهم ساخت. بررسی‌های بعدی با تلسکوپ‌های نوری و فروسرخ، این انفجار (با شناسه EP 250108a) را به ابرنواختر چشمگیری با نام SN 2025kg یا «کانگورو» مرتبط ساختند.

تیم تحقیقاتی تشخیص داد SN 2025kg از نوع نادر Ic-BL است که در آن یک ستاره عظیم به سرعت لایه‌های بیرونی خود را از دست می‌دهد و سپس فرو می‌ریزد—و مواد پرسرعت را تا نزدیک ۱۹٬۰۰۰ کیلومتر در ثانیه (۱۱٬۸۰۰ مایل) به بیرون پرتاب می‌کند.

مکانیسم پنهانی: جت‌های گیر افتاده و منشاء FXT

یافته مرکزی، یعنی منشاء FXT، به سرنوشت جت‌های ستاره‌ای مربوط می‌شود. در حالت معمول، یعنی ایجاد GRB، جت‌های پرانرژی از لایه‌های ستاره در حال انفجار عبور می‌کنند و پرتو گاما را تا اعماق فضا پراکنده می‌سازند. اما در رخداد EP 250108a، این جت‌ها موفق به خروج نشدند و در لایه‌های متراکم مواد پرتابی گیر افتادند. این جت‌های «خفه‌شده» هرچند باعث ایجاد شوک و داغ شدن محفظه اطراف خود می‌شوند، اما به جای پرتو گاما، یک خروجی انرژی ایکس تولید می‌کنند و بدین ترتیب FXT را پدید می‌آورند.

دکتر راب آیلز-فریس، اخترفیزیکدان دانشگاه لستر، اشاره می‌کند: «این رصدها—مراحل اولیه تکامل EP 250108a—نشان می‌دهد انفجار ستاره‌های پرجرم می‌تواند منجر به GRB یا FXT شود، بسته به اینکه جت‌ها بتوانند فرار کنند یا گرفتار شوند. این ابرنواختر مشابه نزدیک ابرنواخترهایی است که به دنبال GRB رخ داده بودند.»

پیامدها و افق آینده اخترفیزیک پرانرژی

یافته‌ها نشان می‌دهد رخدادهای جت‌های ناکام—و در نتیجه FXTها—احتمالاً رایج‌تر از نمونه‌هایی هستند که تبدیل به GRB می‌شوند. دکتر راستینژاد تاکید می‌کند: «طی دهه‌ها پژوهش علمی می‌دانیم جت می‌تواند از لایه‌های فوقانی ستاره در حال مرگ عبور کرده و به صورت GRB مشاهده شود. اما یافته‌های ما نشان می‌دهد سرنوشت 'جت گیر افتاده' در انفجار ستاره‌های پرجرم شایع‌تر از آن است که پیش‌تر فکر می‌شد.»

درک ماهیت FXTها نه تنها یک معمای کهنه اخترفیزیک را حل کرده، بلکه ابزار رصدی جدیدی برای بررسی چگونگی مرگ ستارگان عظیم در اختیار اخترشناسان قرار داده است. با ثبت و مطالعه FXTها، پژوهشگران می‌توانند شرایط فیزیکی اعماق ستاره‌های در حال رمبش را بررسی کرده و به سازوکارهای مختلف ابرنواخترها و واپسین لحظات حیات ستاره‌ای پی ببرند.

با آنکه این کشف به برخی از پرسش‌های بنیادی پاسخ داده است، جزییات مهمی همچنان ناشناخته باقی مانده‌اند؛ از جمله شرایط دقیقی که باعث گیر افتادن جت و وقوع FXT به جای GRB می‌شود. رصدخانه‌های آینده پرانرژی مانند اینشتین پروب و پایش‌های اپتیکی و فروسرخ تقویت‌شده، نقش کلیدی در ثبت انفجارهای بیشتر و بهبود مدل‌های ما از انفجار ستاره‌ای ایفا خواهند کرد.

جمع‌بندی

حل معمای انفجارهای سریع پرتو ایکس گامی بزرگ در اخترفیزیک به شمار می‌رود و طبقه جدیدی از پدیده‌ها را که در مرگ ستارگان پرجرم ظاهر می‌شود روشن کرده است. آشکار شدن نقش جت‌های خفه‌شده در این پدیده‌های کوتاه‌مدت ایکس نه تنها فهم ما از ابرنواخترها و فوران‌های پرتو گاما را گسترده‌تر ساخته، بلکه به گوناگونی پیامدهای مرگ ستاره‌ها تاکید دارد. با ادامه پژوهش‌ها، اخترشناسان امید دارند بیشتر به پیچیدگی فرایندهایی که شدیدترین و چشمگیرترین رخدادهای کیهان را رقم می‌زنند پی ببرند.