خاموشی مرگبار در کهکشان آندرومدا؛ ستارهای که بدون انفجار به سیاهچاله بدل شده است
در فاصلهای حدود ۲.۵ میلیون سال نوری از سیارهی ما، دانشمندان با مشاهدهی یک پدیدهی حیرتانگیز در کهکشان مارپیچی همسایه مواجه شدهاند. آنچه توجه بسیاری را به خود جلب کرده این است که چیزی بهوضوح قابل مشاهده نیست؛ یک ستارهی بزرگ بهجای اینکه مانند روال معمول بهوسیلهی یک انفجار درخشان فنا شود، بهطور مرموزی در فضا ناپدید شده است.
سناریوی «کنون وجود دارد و ناگهان ناپدید میشود» در حقیقت نمایشی کیهانی نیست؛ بلکه نشاندهندهی تولد یک سیاهچاله بهطور مستقیم در برابر چشمهای کنجکاو تلسکوپهاست. این مشاهده احتمالاً نشانهای از یک ابرنواختر ناموفق است؛ کشفی با ارزشی که میتواند پاسخی برای سؤالات بنیادی علم فراهم آورد. با وجود پیشرفتهای اخیر در مطالعهی سیاهچالهها و درک ما از این پدیدههای مرموز، هنوز هم پاسخ دقیقی به این پرسش وجود ندارد که این موجودات چگونه و در چه زمانی شکل میگیرند.
شاهد بودن بر فرایند شکلگیری سیاهچالهای از یک ستارهی در حال مرگ، حلقهی گمشدهای است که محققان برای اصلاح نظریات خود به آن نیاز دارند. اخترشناسان آگاهند که ستارههایی با جرمی بیش از هشت برابر جرم خورشید، پس از پایان چرخهی سوخت هستهای درون خود، به خاطر نیروی گرانشی خود فرومیریزند. لایههای خارجی آنها به درون میریزد و هستهی ستاره به یک دایرهای متراکم از نوترونها به اندازهی یک شهر بدل میشود.
در شرایط عادی، امواج شوک عظیم از ستاره به بیرون پرتاب میشود و زمانی که به سطح برسد، منجر به یک انفجار ابرنواختری میگردد. اما در مورد ستارههای بسیار پرجرم، در بعضی موارد این موج شوک به دلیل عوامل نامشخص به طرز ناموفقی خاموش میشود. در چنین شرایطی، ستاره به نظر سالم باقی میماند تا زمانی که نیروی گرانش غالب شده و یک فرایند مداوم انفجار منجر به ایجاد یک سیاهچاله شود.
ستارهای که در کهکشان آندرومدا ناپدید شده، نه تنها نخستین شاهد تولد یک سیاهچاله بدون وقوع یک ابرنواختر نیست، بلکه به عنوان نزدیکترین و بهترین نمونه شناخته میشود که تا کنون ثبت شده است. طبق گزارش ساینتیفیکامریکن، نتایج یک مطالعهی جدید به رهبری کیشالای دی، اخترفیزیکدانی از دانشگاه کلمبیا، به بررسی دادههای آرشیوی مأموریت نئووایز (NEOWISE) ناسا پرداخته است. تیم پژوهشی به کشف ستارهایپرداختند که به نام M31-2014-DS1 شناخته شده و در سال ۲۰۱۴ درخشش خود را آغاز نموده و تا سال ۲۰۲۲ بهطور کامل از دید تلسکوپهای فروسرخ محو شده است.
کیشالای دی خود ابراز میکند: «زمانی که مشاهده کردم ستاره در تاریکی مطلق فرو میرود، احساسی عمیق به من دست داد. با توجه به اینکه وقوع یک ابرنواختر ناموفق در کهکشانهای بزرگ تنها یک بار در هر قرن تخمین زده میشود، کشف چنین رویدادی در همسایگی ما فوقالعاده است.» بررسی دادههای تلسکوپ هابل و مشاهدات زمین در سال ۲۰۲۳ نشان دهنده این واقعیت بود که بهجای تابشهای پرانرژی، تنها یک تودهی قرمز و کمرنگ در محل قبلی ستاره مشاهده میشود.
بهجای تابشهای پرانرژی، تنها تودهای قرمزرنگ و کمنور در جایگاه قبلی ستاره باقی مانده است
این تودهی قرمز احتمالاً شامل لایههای خارجی ستاره است که در حین فروپاشی به فضا پرتاب شدهاند. بخشی از مواد در حین افتادن به سمت سیاهچاله، پرتوهای ایکس تولید میکند و مابقی، لایهای از غبار ایجاد میکند که نور داخلی را جذب و فقط نور ضعیفی را منعکس میکند. دادههای جدید تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و رصدخانه پرتو ایکس چاندرا در سال ۲۰۲۴ نیز به خوبی با مدلهای پیشبینی شده تطابق دارند.
مدلهای محاسباتی تأییدکننده این فرضیهاند که ابرنواختر ناموفق M31-2014-DS1 سیاهچالهای با جرمی تقریبی معادل پنج برابر خورشید را ایجاد کرده است. این مدل به نحوی ابهامات مربوط به کاندیدای قبلی، به نام NGC 6946-BH1، که در فاصلهای بسیار دورتر قرار دارد، روشن میکند.
با این وجود، دنیای علم همواره چالشهای جدیدی را مطرح میکند. بیسور از دانشگاه لیورپول جان مورز، در مقالهای که در نشریهی Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شد، نظری متفاوت ارائه داده است. او به این یقین رسیده است که این پدیده نه فقط ظهور یک سیاهچاله، بلکه ممکن است مرتبط با ادغام دو ستاره در میان غبار باشد. بیسور تأکید میکند که قبل از هرگونه نتیجهگیری نهایی، باید تمامی سناریوهای ممکن برای ناپدیدشدن ستاره بهطور دقیق مورد بررسی و رد قرار گیرند.
تنها زمان قادر خواهد بود که قضاوت نهایی بکند. اگر این رویداد ناشی از ادغام دو ستاره باشد، درخشش آن در طول زمان ادامه خواهد یافت، اما سیاهچاله در تاریکی مطلق باقی خواهد ماند. با بزرگتر شدن پوستهی غبار و نازکتر شدن نقاب کیهانی، حقیقت به زودی نمایان خواهد شد. نسل جدید تلسکوپها مانند رصدخانهی ورا روبین و تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن، فرصتهای بینظیری را برای بررسی این پدیدهی شگفتانگیز و ورود به عصری تازه در عرصهی اخترفیزیک فراهم خواهد آورد.
این تحقیق در مجلهی ساینس به چاپ رسیده است.
