13 دقیقه
یک انفجار کیهانی معماگون که هم در نور و هم در موجهای گرانشی ثبت شده است ممکن است به یک نوع انفجار ترکیبی که تا کنون دیده نشده اشاره کند: «سوپرکیلونووا» — کیلونووایی که در میان بقایای یک ابرنواختر اخیر متولد شده است. اگر این تفسیر تأیید شود، این رخداد دوگانه میتواند شیوهای را که ستارهشناسان درباره شکلگیری، ادغام و پخش عناصر سنگین توسط ستارههای نوترونی فکر میکنند تغییر دهد و دیدگاههای جدیدی درباره عنصرسازی کیهانی ارائه کند.
یک انفجار نادر دوگانه: نخستینسیگنالها و تلسکوپها
در 18 اوت 2025، رصدخانههای موجهای گرانشی در ایالات متحده و اروپا یک ناپایداری گذرا در بافت فضا-زمان را شناسایی کردند. آشکارسازهای دوقلوی LIGO در لوئیزیانا و واشینگتن همراه با ابزار Virgo در ایتالیا، رخدادی را ثبت کردند که شبیه ادغام اجرام فشرده به نظر میرسید — اما با یک نکته عجیب: دستکم یکی از اجسام برخوردکننده بهطور غیرمعمول کمجرم به نظر میرسید و احتمالأ جرمی کمتر از جرم خورشید داشت.
دقایقی پس از هشدار LIGO–Virgo، تأسیسات تغییرپذیر Zwicky (ZTF) در رصدخانه پالومارِ کالتِک، یک گذرای قرمز و سریعافول را در حدود 1.3 میلیارد سال نوری شناسایی کرد. این منبع نوری که ابتدا با نام ZTF 25abjmnps علامتگذاری شد و بعداً به عنوان AT2025ulz فهرست شد، با محلیابی موجهای گرانشی تا حد کافی مطابقت داشت تا تیمهای متعددی پیگیریهای فشردهای را آغاز کنند. چنین تطابق نزدیکی بین یک محرک موج گرانشی و یک گذرای نوری سریع، فوراً توجه جامعه چند-پیامرسانی (multi-messenger) را جلب کرد.
دهها تلسکوپ به جستوجو پیوستند. ابزارهایی از رصدخانه کیک در هاوایی تا تلسکوپ فروهنوفر در رصدخانه وندلشتاین در آلمان و نیز شبکهای از تأسیسات که از طریق برنامه GROWTH همکاری کرده بودند، بر روی درخشش کمشونده قرمز متمرکز شدند تا طیفسنجی، فتوگرافی و اندازهگیریهای زمانیحلشده را جمعآوری کنند. این پیگیریها شامل اندازهگیریهای متعدد در باندهای نوری، فروسرخ و رادیویی بود تا بتوانند رفتار زمانی و طیفی منبع را با جزئیات دنبال کنند.
در ابتدا، درخششی آشنا — سپس پیچشی تازه
مشاهدات اولیه AT2025ulz بسیار شبیه کیلونووای GW170817، ادغام ستارههای نوترونی معروف سال 2017، به نظر میرسید. منبع سریعاً کمرنگ شد و تابش قرمز قوی از خود ساطع کرد — رنگی که معمولاً با عناصر سنگین مانند لانتانییدها، طلا و پلاتین مرتبط است، عناصری که فوتونهای آبی را بهخوبی مسدود میکنند و انرژی را به طولموجهای بلندتر بازفرآوری میکنند. این ویژگی طیفی و رنگی در مطالعات قبلی کیلونوواها بهعنوان نشانهای از عنصرسازی r-فرایند شناخته شده است.
اما داستان پیچیدهتر شد. چند روز پس از درخشش قرمز اولیه، گذرا دوباره روشنتر شد، به سمت طولموجهای آبیتر منتقل شد و در طیفش نشانههایی از هیدروژن نشان داد. این خصوصیات، نشانگرهای کلاسیکِ یک ابرنواختر فروپوشزده (stripped-envelope core-collapse supernova) هستند، نه یک کیلونووای خالص. برخی از ستارهشناسان نتیجتاً AT2025ulz را صرفاً یک ابرنواختر معمولی و بیربط به محرک موج گرانشی دانستند. با این حال، ترکیب زمانی و طیفیِ مشاهدهشده باعث شد تحلیلهای جایگزین و مدلسازی دقیقتری مورد توجه قرار گیرد.
این تصویر مفهومی هنری رویدادی فرضی را نشان میدهد که به آن سوپرکیلونووا گفته میشود. ستارهای پرجرم در یک ابرنواختر منفجر میشود (سمت چپ) و عناصری مانند کربن و آهن تولید میشوند. در پی این انفجار، دو ستاره نوترونی متولد میشوند (میانه)، که دستکم یکی از آنها باور میشود جرمی کمتر از خورشید داشته باشد. ستارههای نوترونی به دور هم مارپیچ میزنند و موجهای گرانشی را در کیهان منتشر میکنند، سپس در یک کیلونووا با شکوه به هم میپیوندند (سمت راست). کیلونوواها با تولید عناصر سنگین مانند طلا و پلاتین، نقش مهمی در عنصرسازی کیهانی و تابشهای قرمز مرتبط با این عناصر دارند.
چرا ستارهشناسان یک تبیین ترکیبی را میپذیرند
مانسی کاسلیوال، ستارهشناس کالتِک و نویسنده ارشد مقاله جدید در The Astrophysical Journal Letters، استدلال میکند که مجموعه دادههای ترکیبی با طبقهبندی ساده سازگار نیست. «در ابتدا، برای حدود سه روز، این فوران دقیقاً شبیه نخستین کیلونووا در 2017 دیده میشد،» او گفت. وقتی گذرا به رفتار شبیه ابرنواختر منتقل شد، بسیاری از پژوهشگران تحلیلهای خود را کنار گذاشتند — اما تیم کاسلیوال به رصد و مدلسازی ادامه داد.
دو سرنخ بنیادی فرضیه سوپرکیلونووا را پشتیبانی میکنند. نخست، سیگنال موج گرانشی نشان میدهد که دستکم یکی از اجزاء جرمی پایینتر از جرمهای معمول ستارههای نوترونی داشته است که این امر احتمال وجود ستاره نوترونی زیر-خورشیدی (sub-solar neutron star) را مطرح میکند؛ جسمی عجیب که برخی نظریهها آن را پیشبینی کردهاند اما تاکنون رصد مستقیم نشده بود. دوم، نشر اولیهٔ قرمز مانند کیلونووا همزمان بود با روشنایی ابرنواختریِ بعدی، که با سناریویی سازگار است که در آن یک کیلونووا درون یا پشت لایههای مادهٔ پرتابشدهٔ ابرنواختر منفجر میشود، بخشی از انتشار را مخفی میکند و سپس اجزاء تابشی مختلف را در زمانهای متفاوت آشکار میسازد.
دِیوید ریتز، مدیر اجرایی LIGO، بر احتیاط تأکید کرد: «اگرچه این هشدار به اندازهٔ برخی از اعلانهای ما از اطمینان بالایی برخوردار نیست، اما سریعاً توجه ما را جلب کرد چون احتمالاً یک نامزد بسیار جالب است. ما همچنان در حال تجزیه و تحلیل دادهها هستیم و روشن است که دستکم یکی از اجسام برخوردکننده کمجرمتر از یک ستاره نوترونی معمولی است.» دادهها همچنان پرنویز هستند و حجمهای مکانیابی بزرگاند، اما همزمانی یک محرک موج گرانشی و یک گذرای قرمز سریع بهاندازهٔ کافی جذاب است که مدلهای عجیبتر بررسی شوند.
چگونه یک ابرنواختر میتواند کیلونووا به دنیا آورد
ستارههای نوترونی معمولاً زمانی شکل میگیرند که ستارههای پرجرم با فروپاشی هستهای به ابرنواختر میرسند. جرمهای معمول ستارههای نوترونی از حدود 1.2 تا تقریباً سه جرم خورشیدی متغیر است، فشردهشده در کرهای به قطر حدود 20–25 کیلومتر. با این حال، نظریهپردازان مکانیسمهایی را پیشنهاد دادهاند که بهواسطهٔ آنها ممکن است ستارههای نوترونی بسیار سبکتری — ستارههای نوترونی زیر-خورشیدی — در جریان مرگهای خشن و چرخش بسیار سریع ستارگان شکل بگیرند.
دو سناریوی پیشرو توضیح میدهند چگونه یک ستارهٔ فروپاشنده میتواند تکههای ریز ستارهٔ نوترونی تولید کند. در یکی، که «شکافت» (fission) نامیده میشود، نیروهای گریز از مرکز طی یک فروپاشی نامتقارن میتوانند عملاً هسته را به دو بازماندهٔ کوچکتر تقسیم کنند. در دیگری، به نام «تکهتکهشدگی» (fragmentation)، دیسک چگالی ناپایدار اطراف ستارهٔ در حال فروپاشی شکل میگیرد؛ تودههایی در آن دیسک به هم میپیوندند و اجسام فشرده کمجرمتری را میسازند — فرایندی که از برخی جهات به شکلگیری سیارات شباهت دارد. این مکانیسمها هنوز از نظر نظری و شبیهسازیهای عددی نیازمند بررسیهای بیشتری هستند، اما میتوانند منشأ ستارههای نوترونی کمجرم را توضیح دهند.
برایان متزگر، یکی از نویسندگان مقاله و نظریهپرداز در دانشگاه کلمبیا، اشاره میکند که اگر دو ستارهٔ نوترونی تازهمتولدِ زیر-خورشیدی در مجاورت هم شکل بگیرند، تابش موجهای گرانشی میتواند آنها را در بازههای زمانی کوتاهی به هم برساند و موجب ادغام شود. «اگر این ستارههای 'ممنوعه' با هم جفت شوند و با تابش موجهای گرانشی ادغام گردند، ممکن است چنین رویدادی همراه با یک ابرنواختر رخ دهد تا اینکه بهصورت یک کیلونووای تنها دیده شود،» متزگر توضیح داد.
در این تصویر، ابرنواختر ابتدا منفجر میشود و مادهٔ روشن و غنی از هیدروژن را تولید میکند که به بیرون گسترش مییابد. درون یا اندکی پس از آن لایهٔ گسترشیابنده، دو ستارهٔ نوترونی کوچک به دور هم مارپیچ زده و ادغام میشوند و کیلونووایی تولید میکنند که در آغاز هنگام شکلگیری عناصر سنگین، بهصورت تابش قرمز دیده میشود. امضای قابل رؤیت مجموعهای زمانی-لایهای خواهد بود: جهش اولیهٔ شبیه کیلونووا به رنگ قرمز که در درون طیف در حال تکامل ابرنواختر جاسازی شده و سپس با آن درهم میآمیزد.
پیامدهای علمی: عنصرسازی و فیزیک ستارههای نوترونی
اگر سوپرکیلونوواها وجود داشته باشند، محیطهایی را که در آن سنگینترین عناصر جهان — مانند طلا، پلاتین و اورانیوم — میتوانند شکل بگیرند گسترش میدهند. کیلونوواهای استاندارد از طریق فرایند جذب سریع نوترون (r-process) در پرتابههای ادغامی سهم مهمی در تولید عناصر سنگین دارند. کیلونووایی که درون مادهٔ ابرنواختری رخ میدهد میتواند شرایط ترمودینامیکی، غنای نوترونی و شفافیت جریان خروجی را تغییر دهد و بالقوه ترکیب یا توزیع متفاوتی از هستههای r-process تولید نماید؛ موضوعی که پیامدهای مستقیم برای شیمی کیهانی و توزیع عناصر در کهکشانها دارد.
فراتر از هستهساز، تأیید وجود ستارههای نوترونی زیر-خورشیدی نظریهپردازان را مجبور خواهد کرد تا فیزیک فروپاشی هستهای را بازنگری کنند. وجود چنین اجسام کمجرم مشاهداتی محدودیتهای تجربی بر انتقال تکانه زاویهای، ترمز مغناطیسی و آستانههای تکهتکهشدگی در هستههای پیشابرنواختری فراهم میآورد. همچنین یک کانال جدید برای ادغام اجرام فشرده و منابع موجهای گرانشی باز میکند که امضاهایی متفاوت از دوتاییهای ستارهٔ نوترونی معمولی خواهد داشت و نیازمند قالبهای جدید تجزیه و تحلیل داده برای آشکارسازی و تفکیک آنهاست.
چگونه دانشمندان ایدهٔ سوپرکیلونووا را آزمایش خواهند کرد
تیم مسئول این کشف با احتیاط تأکید میکند که AT2025ulz اثبات قطعی سوپرکیلونوواها نیست. مجموعه دادههای فعلی جذاب اما مبهم است. راه پیش رو از نظر اصولی ساده است: تکرار چنین همزمانیها و بهبود برازش مدلها در باندهای الکترومغناطیسی و موجهای گرانشی. ترکیب دادههای طیفی، نورسنجی زمانی و مشاهدهٔ رادیویی و فروسرخ به همراه تحلیل سیگنالهای موج گرانشی کلید تأیید یا رد این تفسیر خواهد بود.
تأسیسات آتی و نسل بعدی کمک خواهند کرد. نظرسنجیهایی مانند رصدخانه ورا سی. رابین و برنامهٔ Legacy Survey of Space and Time (LSST) نرخ کشف گذراهای سریع را بهطرز چشمگیری افزایش خواهند داد. ماموریتهای ناسا مانند تلسکوپ فضایی نَنسی گریس رومن و پیشنهادهایی مانند ماموریت UVEX پوششهای فرابنفش و فروسرخ مکمل ارائه خواهند داد. شبکههای زمینی — از جمله آرایههایی مانند Deep Synoptic Array-2000ِ کالتِک — قابلیت پیگیری رادیویی را گسترش میدهند، در حالی که پروژههای تخصصی مانند Cryoscope کالتِک در قطب جنوب میتوانند امضاهای زمان-دامنه در طولموجهای درازتر را بررسی کنند.
کاسلیوال یک درس عملی را برجسته میکند: «رویدادهای کیلونووا در آینده ممکن است شبیه GW170817 بهنظر نرسند و ممکن است بهاشتباه به عنوان ابرنواخترها ثبت شوند. میتوانیم به دنبال رویکردهای جدید در دادههایی مانند ZTF و همچنین رصدخانه ورا روبین باشیم... ما با قطعیت نمیدانیم که سوپرکیلونووا یافتهایم، اما این رویداد همچنان چشماندازهای تازهای را میگشاید.» این پند اشاره به نکتهٔ گستردهتری برای ستارهشناسی زماندامنه دارد: تنوع در رفتار گذراها قاعده است، نه استثنا.
دیدگاه کارشناسان
«این نامزد ما را وادار میکند در مدلهایمان خلاق باشیم،» دکتر النا سوتو، ستارهشناس رصدی در دانشگاه آریزونا که در این مطالعه مشارکتی نداشت، میگوید. «اگر کیلونووا بتواند درون پرتابهٔ ابرنواختر جاسازی شود، ما به خطوط لولهٔ مشترک الکترومغناطیسی و موج گرانشی نیاز داریم که بتوانند منحنیهای نوری و طیفهای همپوشان را از هم تفکیک کنند. این چالشی هم در تحلیل داده و هم در نظریه است.»
دکتر سوتو اضافه میکند که هماهنگی چندـپیامرسان — هشدارهای سریع موج گرانشی متعاقباً پیگیریهای رباتیک نوری، فروسرخ و رادیویی — حیاتی خواهد بود. «ساعات و روزهای نخست محلی است که اطلاعات تشخیصیترین پنهان شدهاند،» او یادآوری میکند. «از دست دادن آن پنجرهٔ زمانی اولیه میتواند اجازه دهد رویدادهای جالب از دست بروند و بهعنوان ابرنواخترهای معمولی فهرست شوند.»
چه چیزهایی را باید در آینده زیر نظر داشت
تأیید سوپرکیلونوواها نیازمند خواهد بود به: a) تکرار همزمانیهای میان محرکهای موج گرانشی و گذراهای نوری غیرمعمول؛ b) طیفهایی که ابتدا امضای غلبهٔ r-process را نشان دهند و سپس ویژگیهای غنی از هیدروژن یا شبیه ابرنواخترها را ارائه کنند؛ و c) مدلهای نظری که قادر به بازتولید انتشار لایهای و بازدههای هستهساز مورد انتظار باشند. این مجموعه شواهد باید هم از نظر زمانی، طیفی و مکانیابی همخوانی دقیق داشته باشند تا یک تبیین ترکیبی قانعکننده پدید آید.
برای جامعهٔ گستردهتر، AT2025ulz یادآور این است که شگفتیها در آسمان گذرا فراوان باقی ماندهاند. ابزارها اکنون حساسیت لازم را برای ثبت رویدادهای ضعیف، سریع و پیچیده دارند. با افزایش تعداد ادغامها و گذراهای کشفشده، ستارهشناسان طبقهبندی رویدادها را بازتعریف خواهند کرد و ردهبندی پدیدههای انفجاری را گسترش میدهند — احتمالاً افزودن سوپرکیلونوواها به فهرست رخدادها.
در نهایت، ادعای استثنایی — اینکه یک ابرنواختر میتواند ستارههای نوترونی به دنیا آورد که فوراً در یک کیلونووا به هم بپیوندند — بر پایهٔ تکرار مشاهدات خواهد ایستاد یا فرو خواهد ریخت. تا آن زمان، AT2025ulz یک نامزد جذاب باقی میماند که پرسشهایی را دربارهٔ مرگ ستارگان، تولد ستارههای نوترونی و منشأ کیهانی عناصر سنگین مطرح میکند و مسیرهای پژوهشی جدیدی را برای فیزیک اخترفشرده و عنصرسازی باز مینماید.
منبع: scitechdaily
نظرات
آسمانچرخ
تنوع گذراها داره بهمون میگه که آسمون ساده نیست؛ خوشحالم ابزارها حساس شدن، ولی اثبات نهایی نیاز به تعداد بیشتری رویداد داره
ماکس_
اگر درست باشه، یعنی طلا و پلاتین تو یه فرایند جدید ساخته میشن؟ عجیب، ولی جذابه 😮 باید زودتر رصد کنیم، پنجرهی اولیه مهمه
آرمین
شاید کمی هایپ شده باشه، بعضی تیمها خیلی زود کنار گذاشتن، ولی خب مدلسازی ادامه داره، امیدوارم نتایج محکم دربیاد
سیتیلاین
گزارش متوازنیه؛ هم کنجکاوم هم محتاط. چند همزمانی لازم داریم تا بتونیم این طبقهبندی جدید رو قبول کنیم
استروز
من تو یه پروژه گذشته هم گذرای عجیب دیدم، یادش افتادم. اگه چنین چیزی ثابت بشه، مدلهای فروپاشی هستهای رو باید بازنویسی کنیم. واقعاً.
توربوک
اما آیا واقعاً ممکنه یه ستاره نوترونی کمتر از خورشید شکل بگیره؟ دادهها پرنویز و محلیابی بزرگه، شک دارم این قدر ساده باشه
کوینپ
به نظر من منطقیه صبر کنیم؛ فعلاً شواهد جذاب ولی نه قاطع. ایده سوپرکیلونووا جالبه، ولی نیاز به تکرار داره
رودکس
وااای، واقعاً انتظار نداشتم! ترکیب ابرنواختر و کیلونووا تو یه رویداد؟ هیجان زدهم و کنجکاو، باید دادهها رو بیشتر ببینیم...
ارسال نظر