شکار برخورد خشن بین ستاره‌های نوترونی توسط «جیمز وب»

گروهی از ستاره‌شناسان از «تلسکوپ فضایی جیمز وب» برای ردیابی منبع یک انفجار پرتو گاما استفاده کردند و به یک برخورد خشن بین ستاره‌های نوترونی رسیدند.

کد خبر: ۶۳۳۸۱۲

تاریخ: ۲۰ تير ۱۴۰۲ - ۱۲:۵۶

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از اسپیس، ستاره‌شناسان با استفاده از «تلسکوپ فضایی جیمز وب»(JWST)، یک انفجار فوق‌العاده درخشان پرتو گاما را تا منبع آن ردیابی کرده‌اند. منبع این انفجار، یک برخورد شدید بین دو ستاره نوترونی بود.

برخوردهای بین ستاره‌های نوترونی مانند این نمونه، «گران‌نواختر» یا «کیلونووا»(kilonovas) نامیده می‌شوند. گفته می‌شود گران‌نواخترها همان جایی هستند که علاوه بر انفجارهای بلندمدت پرتو گاما، سنگین‌ترین عناصر جهان که در کوره‌های هسته‌ای واقع در قلب ستارگان قابل ساخته شدن نیستند، در آنها ساخته می‌شوند.

این عناصر توسط مکانیزمی به نام «گرفتن نوترون» یا «فرآیند آر»(r-process) ایجاد می‌شوند که به هسته‌های اتمی امکان می‌دهد تا نوترون‌ها را بگیرند و عناصر جدید و سنگین‌تری از جمله طلا، پلاتین و اورانیوم را ایجاد کنند. فرآیند آر فقط می‌تواند در شرایط ناملایم و خشن مانند شرایطی که در اطراف ستاره‌های نوترونی در حال برخورد وجود دارد، ادامه یابد.

این اولین باری است که از جیمز وب برای شناسایی انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از چنین رویدادی استفاده می‌شود. این تلسکوپ فضایی قوی توانست نشانه وجود عناصر سنگین تولید شده در این رویداد انفجاری را نیز تشخیص دهد. پژوهشگران به طور ویژه، شواهدی را از وجود عنصر سنگین تلوریم و ایجاد لانتانیدها به دست آوردند. لانتانیدها، گروهی متشکل از ۱۵ فلز سنگین‌تر از سرب هستند.

این گروه پژوهشی در مقاله‌ای پیرامون جزئیات یافته‌های خود نوشتند: این مشاهدات نشان می‌دهند که هسته‌زایی در انفجارهای پرتو گاما می‌تواند عناصر فرآیند آر را در محدوده وسیع جرم اتمی ایجاد کند و نقش اصلی را در هسته‌زایی عناصر سنگین سراسر جهان بر عهده داشته باشد.

انفجار پرتو گاما که تا منبع گران‌نواختر آن ردیابی شد نیز در نوع خود فوق‌العاده است. پژوهشگران به سرپرستی «اندرو لوان»(Andrew Levan) استاد «دانشگاه رادبود»(Radboud University) هلند، این انفجار موسوم به «GRB ۲۳۰۳۰۷A» را ردیابی کردند. انفجار GRB ۲۳۰۳۰۷A ابتدا توسط «تلسکوپ فضایی پرتو گامای فرمی»(FGST) ناسا در هفتم مارس ۲۰۲۳ شناسایی شد و دومین انفجار پرتو گامای درخشانی به شمار می‌رود که تاکنون دیده شده است.

این انفجار پرتو گاما حدود ۳۴ ثانیه دوام آورد و با تلسکوپ‌های متعدد دیگری نیز مشاهده شد. این همان چیزی بود که به ستاره‌شناسان کمک کرد تا منبع انفجار را ردیابی کنند.

«برایان متزگر»(Brian Metzger) پژوهشگر «دانشگاه کلمبیا»(Columbia University) و از اعضای این پروژه، یک رشته توییت را درباره این دستاورد منتشر کرد. متزگر نوشت: در پژوهشی که به سرپرستی اندرو لوان انجام شد، ما انتشار گران‌نواختر را برای اولین بار با تلسکوپ فضایی جیمز وب، به دنبال انفجار پرتو گاما شناسایی کردیم. شاید بزرگترین پیچیدگی داستان این باشد که انفجار پرتو گاما نیم دقیقه طول کشید. این احتمالا حاصل ادغام یک ستاره نوترونی است اما ایده‌های ما را در مورد مدت زمانی که موتور مرکزی باید فوران کند، به چالش می‌کشد.

جیمز وب، گران‌نواختر را دو بار مشاهده کرد که یک بار ۲۹ روز پس از انفجار پرتو گاما و یک بار ۶۱ روز پس از انفجار بود و محو شدن سریع درخشش و تغییر رنگ از آبی به قرمز را بین این مشاهدات در بر داشت. این مشاهدات، ماهیت گران‌نواختر را نشان می‌دهند.

این گروه پژوهشی، چندین کهکشان درخشان را در مجاورت گران‌نواختر شناسایی کردند که ممکن است محل برخورد این ستاره نوترونی و منبع GRB ۲۳۰۳۰۷A باشند. کهکشان مورد علاقه آنها، درخشان‌ترین نمونه از این کهکشانهاست که حدود ۸.۳ میلیون سال نوری از زمین و حدود ۱۳۰ هزار سال نوری از منبع انفجار پرتو گاما فاصله دارد.

احتمال دارد که گران‌نواختر در نوع دیگری از انتشار نیز دیده شود. برخورد ستارگان نوترونی باعث می‌شود که بافت فضا-زمان به شکل امواج گرانشی منتشر شود. این امواج را می‌توان روی زمین توسط آشکارسازهایی مانند «رصدخانه موج گرانشی با تداخل‌سنج لیزری»(LIGO) شناسایی کرد اما این آشکارساز هنگام روشن شدن GRB ۲۳۰۳۰۷A فعال نبود. در آن زمان، این مرکز در بحبوحه تعطیلی سه ساله قرار داشت و کارهایی برای حساس‌تر کردن آن انجام می‌شد.