جزئیات ابرنواختر معروف ذات الکرسی با تلسکوپ تازه ناسا روشن شد - وبلاگ ساعت زنانه

به گزارش وبلاگ ساعت زنانه، ستاره شناسان با رصد ذات الکرسی برای نخستین بار قطبش مغناطیسی پرتو ایکس حاصل از بقایای انفجار ابرنواختری یک ستاره دوردست را میزان گیری و نقشه برداری کردند.

نتایج آنالیز بقایای ستاره ای موسوم به ذات الکرسی آ (Cassiopeia A) می تواند بینش تازه ای درباره ماهیت بقایای ابرنواخترهای جوان و میدان های مغناطیسی آن ها که باعث شتاب دهی ذرات تا سرعت های نزدیک به سرعت نور می شوند، فراهم کند.

این یافته ها در حقیقت روش تازه ای را برای بازسازی مرگ انفجاری ستارگان پرجرم هنگام تبدیل به ابرنواختر نشان می دهد. فرآیندی که دنیا را با عناصر سنگین تر برای تشکیل نسل بعدی ستارگان، بمباران می نماید.

برای این پژوهش Cas A که در فاصله 11 هزار سال نوری از ما در صورت فلکی ذات الکرسی قرار گرفته است، به وسیله کاوشگر تصویربرداری قطبش سنجی پرتو ایکس (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) ناسا مطالعه شد. با توجه به اینکه امواج شوک ایجاد شده به وسیله رویداد انفجار ابرنواختری آن، سریع ترین امواج در کهکشان راه شیری است، این نخستین جرمی بود که رصدخانه فضایی ایکس پی (IXPE) پس از پرتاب آنالیز کرد.

این امواج شوک زمانی ایجاد شدند که سوخت ستاره برای همجوشی هسته ای سرانجام یافت و توان مقابله با گرانش را از دست داد. بدین ترتیب رُمبید (در خودش فروریخت) و باعث انفجاری بزرگ و فرستادن امواج شوک به بیرون شد. نور ناشی از این انفجار ابرنواختری بیش از 300 سال پیش به زمین رسید.

در شرایط شدید اطراف ابرنواختری مانند Cas A،میدان های مغناطیسی ذرات باردار مانند الکترون ها و پروتون ها را تا سرعت های نزدیک به سرعت نور شتاب می دهند اما با وجود سرعت بسیار زیاد، این ذرات در مسیرهای منحنی اطراف ابرنواختر به دام افتاده اند.

طی حرکت با سرعت های نسبیتی در مسیرهای منحنی، شکل شدیدی از نور به نام تابش سنکروترون فراوری می نمایند. این تابش در طیفی از طول موج های الکترومغناطیسی از جمله امواج رادیویی کم انرژی و پرتوهای ایکس پرانرژی، از بقایای ابرنواختر به بیرون منتشر می گردد.

امواج منتشر شده بدون در نظر گرفتن طول موج، به وسیله میدان های مغناطیسی قطبیده می شوند و بدین ترتیب درون آن ها اطلاعاتی درباره میدان مغناطیسی ابرنواختر نهفته است. اکنون به لطف ایکس پی اخترشناسان می توانند این قطبش را میزان گیری و رازهای Cas A را آشکار نمایند.

پت اسلین (Pat Slane) سرپرست مطالعات ابرنواختری ایکس پی از مرکز اخترفیزیک هاروارد اسمیتسونیان در این زمینه گفت: بدون ایکس پی اطلاعات مهمی درباره اجرامی مانند Cas A را از دست داده بودیم اما اکنون یک جنبه اساسی از بقایای انفجار ستاره ای را درک می کنیم.

مطالعه قطبش نور Cas A به اخترشناسان امکان می دهد تا فرآیندهای کوچک مقیاس روی داده در بقایای ابرنواختر را مهندسی معکوس نمایند و به جزئیات تازه ای درباره Cas A و میدان مغناطیسی آن دست یابند.

بازسازی صحنه انفجاری مرگ یک ستاره

زاویه قطبش نور بقایای یک ابرنواختر، جهت میدان مغناطیسی آن را نشان می دهد. مقادیر اندک قطبش (پولاریزاسیون) گویای آن است که میدان های مغناطیسی نزدیک به امواج شوک پیشرو یا جبهه شوک قرار گرفته اند. چون میدان های مغناطیسی نزدیک یک شوک درهم و آشفته اند، در جهات مختلف جهت گیری و قطبش کمتری ایجاد می نمایند.

ژاکو وینک (Jacco Vink) اخترفیزیکدان دانشگاه آمستردام درباره این تشخیص گفت: این نتایج IXPE چیزی نبود که انتظار داشتیم، اما به عنوان پژوهشگر، عاشق غافلگیر شدن هستیم. این واقعیت که درصد کمتری از طیف پرتو ایکس قطبیده شده است، یک ویژگی بسیار جالب و قبلا کشف نشده از Cas A است.

بنابراین قطبش اندک نشان می دهد که پرتوهای ایکس از Cas A در منطقه ها آشفته با ترکیبی از جهات مختلف میدان مغناطیسی فراوری می شوند.

ریکاردو فرازولی (Riccardo Ferrazzoli) دیگر نویسنده این مطالعه و پژوهشگر مؤسسه ملی اخترفیزیک ایتالیا هم گفت: این مطالعه شامل همه چیزهای جدیدی است که IXPE برای اخترفیزیک به ارمغان می آورد. ما نه تنها برای نخستین بار اطلاعاتی درباره خواص قطبش پرتو ایکس این منابع به دست آوردیم، بلکه می دانیم که این ویژگی ها چگونه در منطقه ها مختلف ابرنواختر تغییر می نمایند.

او تأکید کرد: به عنوان نخستین هدف کمپین رصدی ایکس پی، Cas A یک آزمایشگاه اخترفیزیکی مطلوب برای آزمودن تمام تکنیک ها و ابزارهای تحلیلی پیشرفته است.

پیش از این مشاهدات تابش سنکروترون موج رادیویی Cas A با تلسکوپ های رادیویی نشان داده بود که این پرتو تقریبا در کل منطقه ها به جامانده ابرنواختری فراوری می گردد. اما فقط اندازه کمی از این امواج رادیویی، یعنی حدود 5 درصد قطبیده هستند. طبق این داده های امواج رادیویی، به نظر می رسد که میدان مغناطیسی Cas A به صورت شعاعی مانند پره های یک چرخ دوچرخه از مرکز به لبه بیرونی آن توزیع شده اند.

اما مشاهدات مربوط به تابش سنکروترون پرتو ایکس با انرژی بالاتر که به وسیله رصدخانه پرتو ایکس چاندرا (Chandra) ناسا صورت گرفته است، داستان متفاوتی را بیان می نماید. به نظر می رسد که این انتشار انرژی بالاتر از منطقه ها نازک در امتداد امواج شوک، یعنی نزدیک لبه بیرونی دایره ای Cas A، که پیش بینی می گردد میدان های مغناطیسی با شوک ها هم سو می شوند، سرچشمه می گیرد.

پیش از IXPE، دانشمندان پیش بینی می کردند که قطبش پرتو ایکس در 90 درجه ای (عمود بر ) میدان های مغناطیسی که تابش امواج رادیویی را قطبی می نمایند، ایجاد می شوند. اما طبق داده های ایکس پی، میدان های مغناطیسی که این پرتو پرانرژی را قطبیده می نمایند، به صورت شعاعی قرار گرفته اند و نزدیک به شوک قرار دارند. بعلاوه به نظر می رسد که پرتوهای ایکس Cas A قطبش کمتری نسبت به امواج رادیویی دارند.

اکنون این رصدخانه برای مطالعه بقایای دیگر ابرنواخترها استفاده خواهد شد. اخترشناسان انتظار دارند که هر رصد اطلاعات تازه ای درباره این انفجارهای شدید کیهانی و محیط هایی که ایجاد می نمایند، در اختیار آن ها قرار دهد.

دیمیتری پروخوروف (Dmitry Prokhorov) یکی از نویسندگان این تحقیق از دانشگاه آمستردام در این زمینه گفت: این نتایج یک دید منحصربه فرد از محیط لازم برای شتاب دادن الکترون ها تا انرژی های فوق العاده بالا ارائه می دهد. ما تازه در شروع این کند و کاو هستیم، اما داده های IXPE تا کنون سرنخ های خوبی برای ما فراهم نموده است.

عکس کاور: بقایای ابرنواختر ذات الکرسی آ از نگاه تلسکوپ پرتو ایکس چاندرا

Credit: NASA/CXC/SAO; IXPE: NASA/MSFC

منبع: Space