.webp)
7 دقیقه
مقدمه
استخراج مستقیم ساختار داخلی یک ستارهٔ در حال مرگ یکی از نادرترین دستاوردهای رصدی است. در این نوشته به کشف پیرامون ابرنواختر SN2021yfj می‌پردازیم؛ پدیده‌ای که پژوهشگران آن را به‌عنوان یک "ابرنواختر فوق‌العاده لخت‌شده" توصیف کرده‌اند. مطالعهای که در Nature در تاریخ 20 اوت 2025 منتشر شد و به رهبری Steve Schulze از Northwestern University گزارش شد، نشان میدهد مواد پیرستارهای اطراف SN2021yfj عمدتاً از گاز غنی از سیلیکون تشکیل شده‌اند. این ترکیب معمولاً تنها چند ماه از زمان سوختن تا هستهٔ آهن فاصله دارد و به‌ندرت در خروجی ابرنواخترها دیده می‌شود.
SN2021yfj و مشاهدهٔ یک درونی بسیار آشکار
مشخصهٔ اصلی SN2021yfj وجود پوسته‌ای از مواد پیرستارهای است که اثر شیمیایی سیلیکون را نشان میدهد. این یعنی از عمق بسیار نزدیک به هستهٔ آهن، ماده‌ای بیرون رانده شده است. چنین کشفی، فرصتی نادر برای بررسی مستقیم ساختار داخلی ستارهٔ پیشابرنواختری فراهم میکند و مدلهای دیرینهٔ هسته‌زایی و فیزیک فروپاشی هسته را پشتیبانی میکند.
ابزارهای رصدی در رصدخانه‌هایی مانند Keck توانستند طیفسنجی و تصویرسازی انجام دهند و نشانه‌های شیمیایی و ساختار سرعت پوستهٔ گازی اطراف انفجار را شناسایی کنند. این آشکارسازی، درک ما را از این‌که تا چه عمقی لایههای درونی ستاره میتوانند پیش از فروپاشی هسته‌ای از بین بروند به چالش می‌کشد و جرمزدایی سریع یا تعامل زوجی را به‌عنوان عامل محتمل نشان میدهد.
گدازش هسته‌ای، ساختار لایه‌ای و فروپاشی هسته
چگونگی ساخت لایهها توسط گدازش
ستاره‌های پرجرم انرژی و عناصر را از طریق مراحل متوالی همجوشی هسته‌ای تولید می‌کنند. ابتدا هیدروژن به هلیوم تبدیل می‌شود و برای میلیون‌ها سال ادامه دارد. در مراحل بعدی کربن، نئون، اکسیژن، سیلیکون و در نهایت آهن ساخته می‌شود. هر مرحلهٔ همجوشی زمان کوتاه‌تری دارد؛ به‌عنوان مثال سوختن سیلیکون ممکن است روزها تا ماه‌ها طول بکشد، در حالی که سوختن هیدروژن میلیون‌ها سال دوام می‌آورد.
این روند باعث ایجاد ساختاری مانند پیاز می‌شود که عناصر مختلف به‌صورت لایه‌ای حول هسته چیده شده‌اند. در همان حال، ستاره با وزش بادهای ستاره‌ای یا فورانها جرم از دست میدهد. معمولاً پوسته‌های پیرستارهای اطراف ابرنواخترهای فروپاشی هسته حاوی لایههای هیدروژن، هلیوم یا کربن هستند که محصول مراحل دیرتر و کندتر سوختن‌اند.
چرا لایههای داخلی نادرند
لایههای داخلی‌تر مانند نئون، اکسیژن و سیلیکون اندکی پیش از انفجار شکل می‌گیرند و معمولاً بسیار نزدیک به سطح ستاره باقی می‌مانند. به همین دلیل دیدن آن‌ها در مواد پیرستارهای پیش از انفجار نادر است. بردن این لایهها تا فاصله‌ای که در پوستهٔ پیرستارهای مشاهده شوند، نیازمند فرایندهایی بسیار سریع یا خشونت‌آمیز است.
چه چیزی SN2021yfj را استثنایی میکند
تیم Schulze و همکاران دریافتند که پوستهٔ گازی حول SN2021yfj اثر شیمیایی سیلیکون را حمل میکند. این یافته نشان میدهد ماده‌ای از نواحی بسیار نزدیک به هستهٔ آهن پیش از انفجار بیرون رانده شده است. یک باد ستاره‌ای آرام و پیوسته بعید است بتواند چنین لایههای عمیقی را در بازهٔ زمانی کوتاه جدا کند.
از این‌رو تعامل با یک ستارهٔ همراه (جفت ستاره‌ای) احتمالی‌ترین علت است. یک همدم نزدیک می‌تواند با نیروی گرانشی خود لایههای بیرونی را سریعاً جدا کند و حتی لایههای عمیق‌تر سیلیکون‌دار را آشکار یا بیرون براند.
اهمیت کشف مواد سیلیکونغنی
رصد مواد پیرستارهای غنی از سیلیکون اهمیت زیادی دارد. این مشاهده تست مستقیمی برای مدلهای مرحلهٔ پایانی سوختن و فرایندهای از دست دادن جرم است. نتیجه با پیش‌بینی‌های نظری دربارهٔ توالی تولید عناصر درون ستاره‌های پرجرم مطابقت دارد و نشان میدهد تحت شرایط خاص، نواحی داخلی میتوانند پیش از فروپاشی هسته به فضا رانده شوند.
این امر بر مقدار عناصری که ابرنواخترهای فروپاشی هسته به محیط میانستارهای بازمی‌گردانند تأثیر دارد. این داده‌ها برای مدلهای تکامل شیمیایی کهکشان و فهم نحوهٔ شکل‌گیری سیارات حیاتی‌اند.
ابزارها، پیامدها و گام‌های بعدی
این یافته به چند حوزهٔ مهم در اخترفیزیک روشنایی میدهد: تکامل ستاره‌ای، دینامیک سیستمهای دوگانه، بازده هسته‌زایی و بازخورد ابرنواختری در کهکشان‌ها. مشاهدات پیگیری در باندهای اپتیک و فروسرخ و طیفسنجی زمانی از رخدادهای مشابه به کمّی‌سازی فراوانی "لخت‌شدن شدید" کمک خواهند کرد.
تلسکوپ‌ها و سامانه‌های رصدی آینده که کشف سریع گذراها و طیفسنجی با تفکیک‌پذیری بالا ارائه می‌دهند، برای گرفتن چنین رخدادهایی در مراحل آغازین ضروری خواهند بود. رصد زودهنگام می‌تواند مشخص کند آیا عناصر داخلی دیگری مانند اکسیژن یا نئون نیز به همین شکل بیرون رانده می‌شوند یا خیر.
گام‌های عملی پژوهشی
- پایش زمان-سری طیفسنجی از رویدادهای مشابه.
- مطالعهٔ آماری برای تعیین فراوانی وقوع حالت‌های شدید لخت‌شدن.
- شبیه‌سازی‌های هیدرودینامیکی زوجی برای بازتولید فرایندهای تراشی عمیق لایهها.
- استفاده از مشاهدات چندطولی (اپتیک تا فروسرخ) برای رد یا تأیید حضور سایر عناصر داخلی.
دیدگاه کارشناسان
نکته‌ای که پژوهشگران بر آن تأکید می‌کنند، امکان بازنگری مدلهای تکامل ستاره‌ای است اگر شواهد بیشتری از تراشیده شدن سریع لایههای داخلی یافت شود. به این ترتیب باید فرایندهای انتقال جرم پیشابرنواختری و تأثیر آن‌ها بر بازده هسته‌زایی بازتعریف شوند.
Expert Insight Dr. Maya Alvarez، اخترفیزیکدان مشاهده‌ای (افسانه‌ای)، می‌گوید: «SN2021yfj نمایی نادر از آخرین ماه‌های زندگی یک ستارهٔ پرجرم ارائه میکند. اگر در موارد بیشتری تراشیدن زوجی تأیید شود، لازم است مدلهای تکامل ستاره‌ای را برای دربرگرفتن انتقال جرم سریع پیشابرنواختری و تأثیرش بر بازده هسته‌زایی اصلاح کنیم.»
پیامدها برای تکامل کهکشانی و تشکیل سیارات
نحوهٔ توزیع عناصر سنگین مانند اکسیژن، سیلیکون و نئون در محیط میانستارهای بر فرآیند شکل‌گیری سیارات اثر میگذارد. اگر ابرنواخترها بتوانند این عناصر را پیش از انفجار یا به شکل متفاوتی به فضا بازگردانند، این امر محتوای شیمیایی ابرهای مولکولی و در نتیجه ترکیب شیمیایی سیارات آینده را تغییر میدهد.
بنابراین فهم بهتر از این‌که چه مقدار از هر عنصر توسط ابرنواخترهای فروپاشی هسته به محیط برمی‌گردد، برای مدلهای تکامل شیمیایی کهکشان و سوالات مرتبط با جایگاه حیات در کیهان حیاتی است.
خلاصه و نتیجه‌گیری
SN2021yfj یک نقطهٔ عطف رصدی است. این رویداد نشان میدهد که پیش از فروپاشی هسته، مواد سیلیکونغنی از بخش‌های عمیق یک ستارهٔ پرجرم در یک پوستهٔ پیرستارهای قرار گرفته‌اند. این یافته، مدلهای لایه‌بندی حاصل از گدازش را تقویت میکند و نقش جرمزدایی سریع یا تعامل زوجی را در آشکار شدن لایههای عمیق برجسته می‌سازد.
در پایان، ادامهٔ بررسی SN2021yfj و رخدادهای مشابه برای روشن کردن چگونگی بیرون راندن عناصر داخلی مانند اکسیژن، سیلیکون و نئون توسط ابرنواخترها ضروری است. این پرسش‌ها مستقیم به درک تکامل شیمیایی کهکشان‌ها و شرایط شکل‌گیری سیارات و زندگی مرتبط هستند.
جمع‌بندی عملی
برای محققان و رصدگران علاقه‌مند، پیشنهادات زیر کاربردی‌اند:
- فراخوان برای رصدهای سریع طیفسنجی پس از کشف گذراها.
- تمرکز بر شناسایی نشانه‌های شیمیایی سیلیکون و دیگر عناصر داخلی در مواد پیرستارهای.
- هماهنگی بین رصدهای اپتیک و فروسرخ برای پوشش کامل‌تر ویژگی‌های مواد.
- گسترش مدلهای دوتایی و شبیه‌سازی‌های انتقال جرم برای تبیین مکانیزم‌های لخت‌شدن عمیق.
کلمهٔ کلیدی اصلی: SN2021yfj
منبع: scitechdaily
نظرات