9 دقیقه
یک چشمک کوچک سرخرنگ از ابتدای کیهان — که توسط چند رصدخانه دیده شد و با تلسکوپ فضایی جیمز وب تأیید گردید — رکورد جدیدی را بهعنوان دورترین ابرنواختر مشاهدهشده ثبت کرد. این حادثه در زمانی رخ داد که کیهان تنها حدود ۷۲۰ میلیون سال سن داشت، یعنی در برههٔ حساس دوران یونیزاسیون کیهانی که اولین نسلهای ستارگان و کهکشانها در حال پاکسازی هیدروژن خنثی بودند.
یک چشمک کمنور در لبهٔ زمان
در تاریخ ۱۴ مارس ۲۰۲۵، ماهوارهٔ مشترک فرانسه و چین با نام SVOM (مخفف Space Variable Objects Monitor) یک انفجار پرتو گاما روشن و دوردست را شناسایی کرد. سیگنال که تحتِ شناسهٔ GRB 250314A ثبت شد، در ابتدا شبیه قلهٔ روشنی از یک انفجار طولانیمدت بهنظر میرسید که انتشار ضعیفتر آن پایینتر از آستانهٔ آشکارسازی ماهواره قرار گرفته بود. رصدهای پیگیرانه با رصدخانهٔ نیل گِرلِز سوییفتِ ناسا، تلسکوپ اپتیکی نوردیک و تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) تحتِ مدیریت ESO فاصلهٔ این انفجار را اندازهگیری کردند: جابهجایی به سرخ (redshift) برابر با 7.3. این عدد انفجار را تقریباً ۷۲۰ میلیون سال پس از انفجار بزرگ قرار میدهد — یعنی بهوضوح درون دوران یونیزاسیون، زمانی که نخستین ستارگان و کهکشانها مهِ هیدروژن خنثی را میزدودند و تابش فرابنفش یونیزهکننده تولید میکردند تا نور بتواند آزادانه در فضا منتشر شود.
انفجار پرتو گامایی که همهچیز را آغاز کرد، GRB 250314A
انفجارهای پرتو گامای طولانیمدت معمولاً با مرگ فاجعهبار ستارگان بسیار پرجرم پیوند دارند. هنگامی که هستهٔ چنین ستارهای فرو میپاشد، ممکن است جتهای باریکی با سرعت نسبیتی پرتاب شود که برای چند ثانیه تا چند دقیقه تابش شدیدی در باند گاما تولید میکنند. در بسیاری از موارد، چند هفته بعد ناظران میتوانند یک ابرنواختر متمایز را ببینند که روشن میشود، زمانی که بقایای ستارهٔ فروپاشیده با مادهٔ پیرامونی برخورد میکنند و نور مرئی و فروسرخ تولید میکنند. این توالیِ انفجار پرتو گاما و سپس درخشش ابرنواختر یکی از راههای شناسایی مرگ ستارگان پرجرم در فاصلههای کیهانیِ بسیار دور است؛ ترکیبی که میتواند اطلاعات ارزشمندی دربارهٔ تکامل ستارگان، سینتزوِ سنتز عناصر سنگین و تأثیرات بازخورد بر محیط بینکهکشانی ارائه دهد.
تأیید JWST: ابرنواختری شگفتآوراً معمولی
ستارهشناسان رصدهایی را با تلسکوپ فضایی جیمز وب برنامهریزی کردند تا صعود درخشندگی ابرنواختر مورد انتظار پس از GRB را ثبت کنند. گسترش عالم جریان زمانِ مشاهدهشده را کشیده و کند میکند، بنابراین قلهٔ نوری ابرنواختر برای ناظران زمینی دیرتر ظاهر میشود نسبت به زمانی که محلی در محل انفجار رخ میداد. حساسیت فروسرخ وب و وضوح طیفی آن، این ابزار را منحصربهفرد میساخت تا نور ابرنواختر را از پسزمینهٔ دوردست جدا کند و طیف آن را با دقت اندازهگیری نماید؛ مخصوصاً در بازهٔ طولموجهایی که به علت جابهجایی به سرخ به ناحیهٔ فروسرخ منتقل شده بودند.
برای بسیاری از پژوهشگران، طیفها و فتومتری حاصل از JWST ویژگیهای عجیبوغریب یا بیسابقهای نشان نداد. منحنی نوری و ویژگیهای طیفی انفجار با ابرنواخترهای شناختهشدهٔ نوع فروپاشی هسته (core-collapse) که در عالمِ نسبتاً نزدیکتر دیده شدهاند، همخوانی داشت. نکتهٔ کلیدی این است که درخشندگی مشاهدهشده متکی به عدسی گرانشی نبود — هیچ خوشهٔ کهکشانی عظیمِ جلویی سیگنال را بزرگنمایی نکرده بود. این واقعیت نشان میدهد خودِ ابرنواختر از نظر درخشندگی ظاهری و ترکیب شیمیایی بهطور ذاتی شبیه نمونههای امروزی بوده است، هرچند در دورهای از تاریخ کیهان رخ داده که محیط و ساختار کهکشانها در حال شکلگیری بودند. این شواهد بر این امر دلالت دارد که برخی از ستارگان پرجرم اولیه ساختارهایی مشابه ستارگان پرجرم مدرن داشتهاند و مکانیزمهای مرگ آنها نیز شباهت قابلتوجهی نشان میدهد.
تصویر هنری از انفجار اولیهٔ پرتو گاما (چپ) و ابرنواختر پیآمد آن (راست)
چه چیزهایی دربارهٔ ستارگان اولیه و یونیزاسیون نشان میدهد
دوران یونیزاسیون زمانی را توصیف میکند که نخستین ستارگان و کهکشانها تابش فرابنفش کافی تولید کردند تا هیدروژن خنثیِ پراکنده در فضای میانکهکشانی را یونیزه کنند و بدینترتیب شفافیت کیهان برای نور بهوجود آید. شناخت دقیق منابع یونیزهکنندهٔ اولیه — از جمله تعداد، روشنایی و طیف تابشی آنها — یکی از اهداف کلیدی کیهانشناسی رصدی است. مشاهدهٔ یک ابرنواختر مرتبط با انفجار پرتو گاما در جابهجایی به سرخ 7.3 نشان میدهد که دستکم بخشی از ستارگان پرجرم در آن دوران ساختار و رفتار پایانِ عمر مشابهی با نمونههای معاصر داشتهاند؛ این نکته درک ما از تولید تابش فرابنفش و نقش ستارگان پرجرم در فرایند یونیزاسیون را تقویت میکند.
اگر ابرنواخترهای مرتبط با GRB در عالمِ زودهنگام بهطور سیستماتیک از نمونههای نزدیکتر روشنتر یا متفاوت نباشند، این موضوع انتظارات دربارهٔ نرخ کشف آنها را دگرگون میکند. بسیاری از جستجوهای قبلی برای یافتن دوردستترین انفجارها به عدسی گرانشی یا درخشندگی ذاتی غیرمعمول تکیه کردهاند تا سیگنالها را بالاتر از آستانهٔ آشکارسازی بیاورند؛ اما یافتن یک ابرنواختر با درخشندگی معمولی در این فاصله نشان میدهد تعداد زیادی رویداد مشابه ممکن است در زیر آستانهٔ آشکارسازیهای پیشین پنهان مانده باشند. حساسیت فروسرخ JWST و پیگیریهای هدفمند پس از رصدهای GRB اکنون پنجرهٔ تازهای به سوی مرگهای معمولی ستارگان در اولین میلیارد سال تاریخ کیهانی گشودهاند، که میتواند منجر به افزایش شمار کشفیات و اصلاح توزیع نوری و فرکانسی ابرنواخترها در مدلهای کیهانشناسی شود.
فراتر از آمار جمعیتی، اثرات شیمیایی ثبتشده در طیف ابرنواختر—یعنی اثر انگشتهای عناصر سنگین—به محدودسازی فرآیندهای سنتز هستهای (nucleosynthesis) در ستارگان پرجرم اولیه کمک خواهد کرد. این اطلاعات برای فهم چگونگی توزیع و غنای عناصر سنگین در گاز میانستارهای و در نتیجه تأثیرگذاری بر نسلهای بعدی ستارگان و شکلگیری سیارات اهمیت دارد. بهعنوان مثال، نسبتهای عناصر سبک و سنگین در طیف میتواند نشان دهد آیا ستارگانِ اولیه نسبت به ستارگان مدرن درصد متفاوتی از عناصر سنگین تولید میکردهاند یا خیر؛ این موضوع به مدلسازی تاریخ شیمیایی کهکشانها کمک خواهد نمود.
رصدها و همکاری جهانی
این کشف قدر و اهمیت کمپینهای چندرصدخانهای پاسخدهی سریع را برجسته میکند. SVOM جرقهٔ انرژی بالا را شناسایی کرد، تلسکوپهای زمینی و فضاپایهٔ دیگر موقعیت و فاصلهٔ انفجار را تعیین کردند، و وب پیگیری قاطع در ناحیهٔ فروسرخ را برای تأیید ابرنواختر در سرخمقدارهای بسیار بالا فراهم آورد. این نتیجه به نمونهای کوچک اما در حال رشد از انفجارهای پرتو گاما و ابرنواخترهایی میافزاید که در اولین میلیارد سال تاریخ کیهانی قرار دارند — در پنج دههٔ جستجو برای GRBها تنها تعداد محدودی در این بازهٔ زمانی یافت شدهاند. همکاری میان سازمانها و تسریعِ زمانبندی رصدها برای بهرهگیری از پنجرههای زمانی کوتاهِ پس از یک GRB، برای افزایش احتمال ثبت اوج نوری ابرنواخترها حیاتی است.
همچنان که ستارهشناسان فهرستهای GRB را مرور میکنند و رصدهایی با JWST را با لحاظِ کشیدگی زمانیِ کیهانی زمانبندی میکنند تا قلههای ابرنواختر را شکار کنند، انتظار میرود نمونهٔ انفجارهای مشخصشده در سرخمقدارهای بالا رشد کند. هر کشف جدید، مدلهای تکامل ستارگان اولیه، بازخورد آنها بر گاز میان کهکشانی و جدول زمانی یونیزاسیون را بهتر و دقیقتر خواهد کرد. همچنین با افزایش نمونهها میتوان محدودیتهای بهتری بر فراوانی GRBها در هر واحد حجم و در هر بازهٔ زمانی کیهانی اعمال کرد که برای مدلهای تولید ستارگانِ پرجرم اولیه و نقش آنها در ویژگیهای نور پسزمینهٔ فروسرخ مهم است.
نظر کارشناسی
"تشخیص یک ابرنواختر در این فاصله بدون تقویت عدسی گرانشی یک پیشرفت بزرگ برای کیهانشناسی رصدی است،" دکتر مایا آر. سینگ، اخترفیزیکدان در مؤسسهٔ مطالعات خارجکهکشانی میگوید. "این یافته نشان میدهد که دستکم برخی از ستارگان پرجرم اولیه به شیوههایی تکامل یافتهاند و مردهاند که امروز هم میتوانیم آنها را بشناسیم. این تداوم باعث میشود برخی از مدلهای کیهانی سادهتر شوند و قدرت ابزارهایی مانند JWST را برای مطالعهٔ اولین میلیارد سال افزایش میدهد." نظرهای کارشناسی اینچنینی اهمیت ترکیبِ دادهها از طیفهای باتفکیک بالا، منحنیهای نوری دقیق و شبیهسازیهای نظری را نشان میدهد تا پیوند میان رصدها و مدلهای رشد ساختار در کیهان اولیه تقویت شود.
نتیجهگیری
GRB 250314A و ابرنواختر مرتبط با آن مرزهای رصد را عمیقتر به سوی سپیدهدمِ کیهانی گسترش دادهاند. این یافته — یک ابرنواختر فروپاشی هستهٔ معمولی که ۷۲۰ میلیون سال پس از انفجار بزرگ مشاهده شده است — دلالت بر آن دارد که برخی از نخستین ستارگان پرجرم شبیه همتایان مدرن خود بودهاند و بسیاری انفجارهای کمنور ممکن است هنوز منتظر کشف باشند. با هشدارهای هماهنگشدهٔ انرژی-بالا و قابلیتهای فروسرخ JWST، ستارهشناسان آمادهاند تا نقشهٔ تأثیر فرایندهای ستارهای معمول بر کیهان اولیه را ترسیم کنند، نرخ ابرنواخترها و GRBها را بهتر تعیین نمایند و نقش این رویدادها را در سنتز عناصر سنگین و بازخورد بر محیط بینکهکشانی روشن کنند. پژوهشهای بعدی و توسعهٔ تکنیکهای تحلیل طیفی و تصویربرداری عمیق میتواند به آشکار شدن شمار بیشتری از این انفجارهای دوردست منجر شود و تصویر ما از دوران یونیزاسیون و تکامل اولیهٔ کهکشانها را غنیتر سازد.
منبع: sciencealert
نظرات
نورگذر
حس میکنم کمی اغراق شده؛ یه مورد نمیتونه کل تصورمون از دوران یونیزاسیون رو عوض کنه. با این حال JWST سطح جدیدی آورد، صبر لازم داریم.
رضا
نکتهاش اینه که با طیف میشه ردپای عناصر سنگین رو دید، یعنی فهم ما از شکلگیری سیارات و نسلهای بعدی ستارهها بهتر میشه. منتظر نمونههای بعدیام.
آستروست
من قبلا پیگیری GRBها رو تجربه کردم؛ هماهنگی بین رصدخانهها حیاتیِ. اینکه JWST تونست نور کمنور رو جدا کنه امیدبخشِ، فقط زمانبندی سخته، کلی تلاش پشتشه.
توربومک
این بدون عدسی واقعی بوده؟ یعنی هیچ تقویتی نشده؟ چقدر احتمال خطا تو تعیین سرخمقداره، کسی دقیقتر توضیح داده؟
بلکتون
به نظرم منطقیه، یعنی مدلها ممکنه سادهتر بشن. ولی یه نمونه کافی نیست، باید آمار بزرگتر ببینیم، تردید دارم.
دادهپالس
واقعا شگفتزده شدم! اینکه یه ابرنواختر معمولی تو ۷۲۰ میلیون سال بعد دیده شده، یعنی برخی ستارهها زودتر از انتظار بلوغ پیدا کردند... امیدوارکننده و عجیب.
ارسال نظر