ورود نجوم به عصر جدید با کشف انفجارهای کیهانی فوق العاده

در پیشرفتی شگرف که فهم ما از پدیده‌های خشونت‌بار کیهان را دگرگون می‌کند، ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی گایا متعلق به آژانس فضایی اروپا موفق به کشف نوعی انفجار عظیم کیهانی شدند که پیش از این ناشناخته بود. این فوران‌های جدید که به نام گذرای هسته‌ای فوق‌العاده (ENT) شناخته می‌شوند، اکنون به عنوان قدرتمندترین انفجارهای ستاره‌ای پس از انفجار مه‌بانگ (Big Bang) محسوب می‌گردند.

هدف اصلی پرتاب ماموریت گایا، نقشه‌برداری دقیق از کهکشان راه شیری بود، اما نگاه فراگیر و مداوم این تلسکوپ به آسمان باعث شد تا بتواند پدیده‌های نادر و گذرا را در کهکشان‌های دور نیز ثبت کند؛ نمایش‌های نادری از آتش‌بازی کیهانی که تاثیر عمیقی بر علم نجوم گذاشته‌اند. اخیراً گایا فوران‌های نوری حیرت‌انگیزی را از مرکز کهکشان‌های بسیار دور ثبت کرده است. بر خلاف آنچه تاکنون دیده شده بود، این درخشندگی‌ها مدت بسیار بیشتری باقی می‌ماندند و بسیار روشن‌تر از مرگ‌های معمول ستاره‌ای بودند؛ به همین دلیل پژوهشگران در سراسر جهان را برای کشف منشأ آن‌ها بسیج کردند.

پیش‌زمینه علمی: رویدادهای اختلال کشندی و ظهور ENTs

سال‌هاست که ستاره‌شناسان مرگ‌های خشونت‌‌آمیز ستاره‌ای موسوم به رویدادهای اختلال کشندی (TDE) را ثبت می‌کنند؛ لحظاتی که یک ستاره بیش از حد به یک سیاه‌چاله نزدیک می‌شود و توسط نیروهای گرانشی قوی از هم گسیخته و نابود می‌گردد. در این فرایند، ستاره کشیده و له می‌شود و قبل از جذب بقایا به افق رویداد سیاه‌چاله، انرژی بسیاری از خود ساطع می‌کند.

معمولاً TDEها به‌صورت شراره‌های ناگهانی نوری دیده می‌شوند که ابتدا به سرعت روشن و سپس طی هفته‌ها یا ماه‌ها آرام آرام خاموش می‌شوند. تجزیه و تحلیل الگوی نور و انرژی این رویدادها اطلاعات بی‌نظیری در زمینه سیاه‌چاله‌ها و ستاره‌های گرفتار شده در اختیار اخترشناسان قرار می‌دهد.

با این حال، ENTs کشف‌شده توسط گایا بسیار افراطی‌تر هستند. دکتر جیسون هینکل از موسسه نجوم دانشگاه هاوایی تأکید می‌کند: «ما بیش از یک دهه ستاره‌هایی که توسط سیاه‌چاله‌ها تکه‌تکه می‌شوند را رصد کرده‌ایم، اما ENTs طبقه‌ای متمایز هستند که روشنایی آن‌ها تا ده برابر بیشتر از رویدادهای اختلال کشندی رایج است.» نکته قابل توجه اینکه ENTs نه تنها بسیار پرنورتر از TDEهای مرسوم هستند، بلکه این روشنایی چند سال دوام می‌آورد و حتی از انرژی پرنورترین ابرنواخترها نیز فراتر می‌رود.

کشف اتفاقی گایا: شراره‌هایی فراتر از مرزهای شناخته‌شده

ماموریت گایا که به منظور انجام جامع‌ترین نقشه‌برداری سه‌بعدی کهکشان راه شیری به فضا پرتاب شده بود، گاه خارج از اهداف اصلی‌اش نیز به اکتشافات تصادفی دست یافته است. در بررسی داده‌های مربوط به یک دهه، دکتر هینکل و تیمش دو رویداد شراره‌ای خارق‌العاده را شناسایی کردند: Gaia16aaw در سال ۲۰۱۶ و Gaia18cdj در سال ۲۰۱۸. هر دو شباهت چشمگیری با رویدادی در سال ۲۰۲۰ داشتند که قبلاً توسط مرکز گذرای زویکی (Zwicky Transient Facility) و به دلیل مقیاس عظیمش «Scary Barbie» نامیده شده بود.

تحلیل سیستماتیک تمامی توضیحات دیگر از جمله ابرنواخترها را رد کرد؛ چرا که ENTs قدرتی دست‌کم دو برابر بیشتر از قوی‌ترین ابرنواخترهای شناخته‌شده داشتند، در حالی که ابرنواخترها خود مرگ‌بارترین تحولات ستاره‌های بزرگ جهان هستند. ابرنواختر می‌تواند درخشندگی معادل کل طول عمر خورشید طی ۱۰ میلیارد سال را تولید کند، اما ENTs انرژی‌ای هم‌اندازه با صد خورشید را در یک انفجار آزاد می‌کنند.

بررسی دقیق منحنی نوری طولانی این شراره‌ها نشان داد که ENTs صرفاً TDEهای فوق‌العاده‌ نیستند، بلکه رویدادهایی با مقیاسی بی‌سابقه هستند. در تمامی موارد، ستاره‌های قربانی جرمی دست کم سه برابر جرم خورشید داشتند و سیاه‌چاله‌های کمین‌کرده نیز همگی ابرسیاه‌چاله‌هایی عظیم در مرکز کهکشان‌ها بودند.

پیامدها برای فیزیک سیاه‌چاله‌ها و تحول کهکشان‌ها

کمیابی و قدرت ENTs، دریچه‌ای شگرف به رازآلودترین جنبه‌های اخترفیزیک معاصر می‌گشاید. تخمین زده می‌شود این رویدادها ده میلیون بار از ابرنواخترها نادرتر باشند. البته ارزش علمی بالقوه‌شان تنها به حدود توان فناوری‌های رصدی محدود است.

ابرسیاه‌چاله‌ها در مرکز اغلب کهکشان‌ها قرار دارند و جرمی معادل میلیون‌ها یا میلیاردها برابر خورشید دارند. هنوز به‌درستی مشخص نیست این سیاه‌چاله‌ها چگونه به چنین ابعاد عظیمی رشد می‌کنند. دکتر بنجامین شَپی از موسسه نجوم هاوایی معتقد است: «ENTs فرصت بی‌نظیری برای مطالعه ابرسیاه‌چاله‌ها در اعماق عالم است. به‌دلیل ذات بسیار درخشان این انفجارها، می‌توان آن‌ها را در فاصله‌های زیادی آشکار کرد و این یعنی نگاهی عمیق‌تر به گذشته کیهان.»

رصد این شراره‌های ماندگار، دیدگاه‌هایی نو درباره عصری به نام «ظهر کیهانی» (Cosmic Noon) به دست می‌دهد—دوره‌ای حدود هفت میلیارد سال پیش که اوج نرخ تشکیل ستاره و تغذیه ابرسیاه‌چاله‌ها بود. در این برهه، کهکشان‌ها با سرعتی بی‌مانند ستاره تولید می‌کردند و ابرسیاه‌چاله‌های مرکزی خود را پرورش می‌دادند؛ پدیده‌هایی که امروزه دیگر تکرار نمی‌شوند.

نگاهی به آینده: ENTs ابزاری برای کاوش گذشته کیهان

کشف گذرای هسته‌ای فوق‌العاده، هم قدرت رصدگری دانش امروز نجوم را نشان می‌دهد و هم از پدیده‌های کشف‌نشده کیهانی خبر می‌دهد که با حساس‌تر شدن ابزارها نمایان خواهند شد. این انفجارهای نادر و پرانرژی می‌توانند خلاءهای دانش ما درباره ساختار هسته کهکشان‌ها و تحول سیاه‌چاله‌ها را پر کنند و حتی موجب بازنگری در کتاب‌های درسی شوند.

اخترشناسان در ماموریت‌های آینده امیدوارند با همکاری رصدخانه‌های فضایی و زمینی—از جمله جایگزینان گایا و ابزارهایی مانند رصدخانه ورا سی. روبین—بتوانند این رویدادها را در زمان وقوع به ثبت برسانند. این تلاش‌ها افق جدیدی در فهم تعامل میان ستاره‌های عظیم، ابرسیاه‌چاله‌ها و قوانین فیزیکی حاکم بر تکامل کهکشان‌ها خواهد گشود.

نتیجه‌گیری

کشف گذرای هسته‌ای فوق‌العاده (ENT) نقطه عطفی در پژوهش اخترفیزیک و نجوم محسوب می‌شود. این یافته‌ها، نور تازه‌ای بر فعالیت سیاه‌چاله‌ها و سرنوشت نهایی ستاره‌های پرجرم می‌افکند. با دقت و پوشش منحصر به فرد ماموریت گایا، اکنون بخش‌هایی از کیهان را مشاهده می‌کنیم که اوج انرژی را نمایش می‌دهند—رویدادهایی که مرزهای فیزیک شناخته‌شده را جابجا و سرنخ‌هایی جدید درباره رشد کهکشان‌ها و ابرسیاه‌چاله‌های اسرارآمیز مرکزی آن‌ها ارائه می‌دهند. با پیشرفت فناوری و رصدهای آینده، ENTs می‌توانند حقایق بیشتری را درباره جهان پرانرژی و لحظات سرنوشت‌ساز شکل‌گیری کیهان آشکار کنند.