کشف دورترین ابرنواختر توسط تلسکوپ جیمز وب در عصر یونش

یک تیم بین‌المللی از ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) موفق به شناسایی دورترین ابرنواختر ثبت‌شده تا کنون شده‌اند؛ یافته‌ای که پنجره‌ای نادر به چگونگی مرگ ستاره‌های پرجرم در نخستین دوران کیهان می‌گشاید. این انفجار که با فوران پرتو گاما مرتبط است و تحت عنوان GRB 250314A ثبت شد، زمانی رخ داده که کیهان تقریباً 730 میلیون سال سن داشت؛ یعنی در دل دوره‌ای که به «عصر یونش» معروف است و در آن نخستین ستارگان و کهکشان‌ها هیدروژن خنثی را یونیده کردند.

این تصویر مفهومی هنری نشان‌دهنده یکی از درخشان‌ترین انفجارهای مشاهده‌شده در فضا است. این رویداد که به عنوان یک گذرايِ نوريِ آبيِ سريع و درخشان (Luminous Fast Blue Optical Transient — LFBOT) شناخته می‌شود، در نور آبی بسیار درخشان است و به سرعت تکامل می‌یابد؛ یعنی در عرض روزها به اوج روشنی می‌رسد و سپس محو می‌شود، برخلاف بسیاری از ابرنواخترها که هفته‌ها یا ماه‌ها طول می‌کشد تا کم‌نور شوند. اعتبار تصویر: NASA, ESA, NSF’s NOIRLab, Mark Garlick, Mahdi Zamani

رؤیت مرگ ستاره‌ای در لبه زمان

کشف با یک فروزان قدرتمند آغاز شد: در 14 مارس 2025 رصدخانه فضایی SVOM یک فوران طولانی مدت پرتو گاما را ثبت کرد که با کد GRB 250314A به فهرست افزوده شد. رصدهای پیگیری زمینی با تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه جنوبی اروپا (ESO/VLT) مقدار انتقال به سرخ را اندازه‌گیری کردند؛ مقدارِ انتقال به سرخ نشان داد که منبع زمانی فعال بوده که کیهان تنها حدود 730 میلیون سال داشت. این آشکارسازی‌های اولیه، نامزدی از عصر یونش را نشان دادند — دوره‌ای که در آن نخستین ستارگان و کهکشان‌ها محیط بین‌کهکشانی را با یونیزه کردن هیدروژن خنثی دگرگون کردند و روندهای تشکیل و تکامل کهکشان‌ها را تحت تأثیر قرار دادند.

نقطه عطف کار اما مشاهده هدفمند تلسکوپ جیمز وب بود. تقریباً 110 روز پس از ثبت GRB، JWST با دوربین نزدیک‌مادون‌قرمز خود (NIRCam) تصویربرداری‌های دقیق انجام داد. با اندازه‌گیری نور فروزان مادون‌قرمز در موقعیت GRB و جدا کردن آن از تابش ضعیف‌تر کهکشان میزبان، اخترشناسان موفق به شناسایی یک ابرنواختر مرتبط با این انفجار شدند — اولین تشخیص محکم یک چنین انفجاری در این فاصلهٔ چشمگیر کیهانی. اهمیت این جداسازیِ نورِ گذرا از نور کهکشان میزبان در این است که امکان تحلیل طیفی و مقایسه با نمونه‌های محلی ابرنواخترهای مرتبط با GRB را فراهم می‌سازد و به تخمین ویژگی‌های پروژنیتر (ستارهٔ پیشامدی) کمک می‌کند.

چرا این ابرنواختر اهمیت دارد

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

کشفی انقلابی در انفجارهای ستاره ای: تأیید ابرنواختر با دو انفجار متوالی

دستاوردی نوین در پژوهش انفجارهای ستاره‌ای اخترشناسان پدیده‌ای کیهانی را برای اولین بار به صورت مستقیم...

ابرنواخترهای مرتبط با فوران‌های طولانی مدت پرتو گاما معمولاً با فروپاشی هسته ستاره‌های بسیار پرجرم و سریع چرخان پیوند داده می‌شوند؛ ستاره‌هایی که با حفظ تکانه زاویه‌ای و تولید جت‌های نسبیتی منجر به فوران پرتو گاما می‌شوند. آنچه محققان را شگفت‌زده کرد، شباهت زیاد این انفجار دوردست به نمونه‌های محلی بود. روشنایی و رفتار طیفی آن تا حد زیادی شبیه به SN 1998bw است، نمونهٔ شاخص یک ابرنواختر مرتبط با GRB که در کیهان نزدیک‌تر مشاهده شده بود. این شباهت حکایت از آن دارد که ستارهٔ مادر (پروجنیتر) تولیدکننده GRB 250314A از نظر مشخصه‌های بنیادی چندان با ستاره‌های مشابه در محیط‌های محلی متفاوت نبوده، حتی با وجود فلزیت پایین‌تر مورد انتظار در کیهان اولیه.

این نتیجه چالش‌برانگیزِ برخی پیش‌بینی‌ها است: بسیاری از مدل‌ها پیش‌بینی می‌کردند که ستاره‌های اولیه که در محیط‌های کم‌فلز (کم عناصر سنگین) شکل گرفته‌اند ممکن است انفجارهایی بسیار متفاوت تولید کنند — مثلاً انفجارهایی درخشان‌تر، آبی‌تر یا از نظر طیفی غیرمعمول. مشاهدات جیمز وب اما تداومِ نسبی در فیزیک مرگ ستاره‌های پرجرم را در طول زمان کیهانی نشان می‌دهد. گروه نیز توانست وجود یک دستهٔ بسیار درخشان‌تر مثل ابرنواخترهای فوق‌درخشان (SLSN) را در آن موقعیت رد کند، که این امر به محدود کردن مدل‌های نظری کمک می‌کند.

رصدها، مدل‌ها و گام‌های بعدی

این تلاش ترکیبی از ابزارها و تخصص‌های متعدد در رصدخانه‌ها و کشورها را به کار گرفت. ابتدا SVOM با اندازه‌گیری‌های پرانرژی پرتو گاما، اخترشناسان را مطلع ساخت. سپس VLT از ESO با طیف‌نگاری فاصلهٔ منبع را تأیید کرد و مقدار انتقال به سرخ سازگار با عصر یونش ارائه داد. در قدم بعد، NIRCam روی JWST سیگنال گذرا و ضعیف را از پس‌زمینهٔ نور کهکشان میزبان تفکیک کرد. برای پیش‌بینی تابش مادون‌قرمز قابل انتظار در آن دوره، محققان از مدل‌هایی استفاده کردند که با داده‌های ابرنواخترهای مرتبط با GRB در جمعیت محلی اطلاع‌دهی شده بود. تطابق خوب بین مدل‌ها و مشاهدات به‌طور غیرمنتظره‌ای اعتماد به نفس ایجاد کرد که این گذرا واقعاً یک ابرنواختر کلاسیک مرتبط با GRB در عصر یونش است.

شناخت و مشخصه‌یابی چنین رویدادی نیازمند زمان‌بندی دقیق و حساسیت عمیق در مادون‌قرمز است — قابلیتی که JWST برای آن طراحی شده است. با مشاهده در حدود 110 روز پس از فوران، اخترشناسان توانستند ابرنواختر را در حالی ثبت کنند که هنوز از پس‌زمینه‌ی کهکشان قابل تشخیص بود. تیم پژوهشی برنامه‌ریزی کرده است که یک تا دو سال آینده نیز مشاهدات تکمیلی JWST انجام شود؛ تا آن زمان نور ابرنواختر باید بیش از دو قدر کم‌ثمر شود و امکان دیدی روشن‌تر از کهکشان میزبانِ ضعیف فراهم شده و سهم گذرا به‌طور قاطع‌تری از نور کل جدا می‌شود.

پیامدهای علمی

یافتن یک ابرنواختر مرتبط با GRB در چنین دوران اولیهٔ تاریخ کیهان کمک شایانی به استقرار مدل‌های تکامل ستاره‌ای، فرآیندهای نوکلئوسنتز (تولید عناصر سنگین)، و تابع جرم اولیهٔ تشکیل ستارگان در آغاز کیهان می‌کند. اگر ستاره‌های پرجرم در کیهان اولیه به شیوه‌ای مشابه ستاره‌های نزدیک‌تر بمیرند، آنگاه برخی فرآیندها — از جمله فیزیک فروپاشی هسته، حفظ تکانه زاویه‌ای و تولید جت که محرک GRBها است — ممکن است در گستره‌ای وسیع از فلزیت‌ها و محیط‌ها پابرجا باشند. این مسأله به نوبهٔ خود مدل‌های نظری دربارهٔ نسل‌های نخستین ستارگان و نقش آن‌ها در یونش و غنی‌سازی شیمیایی کیهان را محدودتر و دقیق‌تر می‌کند.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

کهکشان CR3؛ نامزد نادر ستارگان جمعیت سوم در کیهان دوردست

ستاره‌شناسان کهکشان دوردستی را شناسایی کرده‌اند که نورش مانند یک کپسول زمان رفتار می‌کند: تقریباً بدون...

علاوه بر این، این یافته بر اهمیت رصدهای مادون‌قرمز در مطالعهٔ فرآیندهای کهکشانی اولیه تأکید می‌کند و نشان می‌دهد که چگونه ترکیب مشاهدات پرانرژی (پر تو گاما)، طیف‌نگاریِ زمینی و تصویربرداری‌ دقیقِ فضایی می‌تواند یک سناریوی جامع از یک رویداد گذرا در کیهان اولیه ارائه دهد. چنین داده‌هایی امکان بررسی سازوکارهای تولید عناصر سنگین و نحوهٔ پراکندگی آن‌ها در محیط بین‌کهکشانی را فراهم می‌آورد؛ اطلاعاتی که برای درک شیمیایی شدن جهان و پیدایش اجزای سازندهٔ سیارات و حیات در آینده اهمیت دارد.

دیدگاه کارشناسی

دکتر فیونا هایز، اخترفیزیک‌دان (شخصیتی فرضی برای زمینهٔ بحث)، می‌گوید: «این کشف یک نقطهٔ عطف است. نشان می‌دهد که موتورهایی که فوران‌های پرتو گاما و ابرنواخترهای همراه آن‌ها را تغذیه می‌کنند، کمتر از یک میلیارد سال پس از انفجار بزرگ فعال بوده‌اند. جیمز وب حساسیتی را در اختیار ما قرار می‌دهد که بتوانیم آزمون کنیم آیا مرگ ستارگان در کیهان اولیه ماهیتاً با مرگ ستارگان در اطراف ما متفاوت بوده یا نه — و تا کنون، شباهت‌ها چشمگیر است.»

نتیجه‌گیری

شناسایی ابرنواختری مرتبط با GRB 250314A توسط JWST مرزهای رصدی را عمیق‌تر به دوران آغازین کیهان سوق داده است. این رویداد یک نقطهٔ دادهٔ ارزشمند در عصر یونش فراهم می‌کند و به اخترشناسان امکان می‌دهد تا آزمون کنند چگونه ستاره‌های پرجرم زمانی که نخستین کهکشان‌ها در حال شکل‌گیری بودند، تشکیل، تکامل و نابود شدند. تصویربرداری‌های پیگیری برنامه‌ریزی‌شده با JWST مشخصات کهکشان میزبانِ ضعیف را دقیق‌تر خواهد کرد و سهم گذرا را به‌صورت قطعی تعیین خواهد نمود؛ در حالی که هم‌زمان بررسی‌های هماهنگ آینده در پی یافتن رویدادهای مشابه خواهند بود تا تصویر آماری از مرگ ستارگان را در طول زمان کیهانی بسازند.

در نهایت، این کشف اهمیت همکاری بین‌المللی، فناوری‌های دقیق مادون‌قرمز و ترکیب داده‌های چند-طولی (multiwavelength) را برجسته می‌کند؛ ترکیبی که برای پاسخ‌گویی به پرسش‌های بنیادین دربارهٔ چگونگی شکل‌گیری و تحول ساختارهای بزرگ در کیهان اولیه ضروری است. همچنان که مجموعه داده‌های JWST و رصدخانه‌های دیگر افزایش می‌یابد، انتظار می‌رود نمونه‌های بیشتری از ابرنواخترهای مرتبط با GRB در دوران‌های اولیه یافت شوند و بدین ترتیب چشم‌اندازی جامع‌تر از تکامل ستاره‌ای و نقش آن در تاریخ کیهان شکل بگیرد.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

کشف دوردست ترین ابرنواختر در دوران یونیزاسیون کیهانی

یک چشمک کوچک سرخ‌رنگ از ابتدای کیهان — که توسط چند رصدخانه دیده شد و با...