انفجارهای کیهانی: ابرنواخترها

در زمینه‌ی چگونگی پیدایش انفجارهای عظیم کیهانی که به آن ابرنواختر گفته می‌شود، نظریه‌های گوناگونی ارائه شده است. در مدل کلاسیک گفته می‌شود که ابرنواختر نوع Ia زمانی پدید می‌آید که دو کوتوله‌ی سفید به‌طور مارپیچی به سمت یکدیگر نزدیک می‌شوند و با هم برخورد می‌کنند و ادغام می‌شوند.

با این حال، کِن شِن (Ken Shen)، یکی از محققانی که در این زمینه تحقیق می‌کند، نظریه‌ی متفاوتی دارد: تصور او به این صورت است که دو کوتوله‌ی سفید واقعاً به یکدیگر برخورد نمی‌کنند. بلکه آنها به سمت یکدیگر کشیده می‌شوند، و گرانش یکی از دو ستاره، مواد ستاره‌ی دیگر (خصوصاً گازهای هیدروژن و هلیم) را به سمت خود می‌کشد. وقتی که این گازها به ستاره‌ی مجاور برخورد می‌کند، باعث انفجار در سطح ستاره می‌شود که موج ضربه‌ای شدیدی را به اعماق ستاره می‌فرستد و انفجار بزرگی را که همان انفجار ابرنواختری نوع Ia است، در هسته‌ی ستاره ایجاد می‌کند. این انفجار به حدی است که بقایای ستاره را با سرعتی عظیم به حرکت وامی‌دارد، سرعتی می‌کند از هزار کیلومتر بر ثانیه بالاتر است.

محققان در پی یافتن ستاره‌های پرسرعت هستند، تا شاید با استفاده از آنها بتوانند دلایلی را برای اثبات این مدل رصد کنند. این می‌تواند به حل معمای انفجارهای ابرنواختری نوع Ia کمک کند.

اخترشناسان برای پیدا کردن ستاره‌های پرسرعت در کهکشان راه شیری از داده‌های فضاپیمای گایا (Gaia) وابسته به آژانس فضایی اروپا استفاده می‌کنند. داده‌های این سفینه ارزش زیادی برای پیدا کردن این ستاره‌های پرسرعت دارد. این فضاپیما تلاش می‌کند نقشه‌ای از کهکشان تهیه کند، و برای این منظور، میلیاردها ستاره را از نظر جایگاه، حرکت، و درخشندگی مورد مطالعه قرار می‌دهد، و مسیر کامل سه‌بعدی آنها را ترسیم می‌کند. بر این اساس، می‌توان فهمید که با استفاده از داده‌های این فضاپیما می‌توان سرعت هر شیء خاصی را در آسمان نسبت به نقطه‌ی مرجع منظومه‌ی شمسی تعیین کرد.

محققان بر اساس داده‌های فضاپیمای گایا هفت کوتوله‌ی سفید را که سرعت بسیار بالایی داشتند، شناسایی کردند. با بررسی‌های بیشتر، مشخص شد که چهار تا از اینها ستاره‌هایی با سرعت نسبتاً معمولی هستند و محققان نتیجه‌گیری کردند که شاید داده‌های فضاپیما در مورد این چهار ستاره دقیق نباشد. ولی سه ستاره‌ی باقی‌مانده واقعاً پرسرعت بودند. به‌علاوه، مشخصات عجیب دیگری نیز داشتند که می‌تواند مؤید مدل پیشنهادی کِن شِن باشد. مثلاً اینکه انداز‌ه‌ی هر کدام از این ستاره‌ها ده برابر یک کوتوله‌ی سفید معمولی است. در توجیه این مسئله می‌توان گفت که به علت انفجار ابرنواختر نوع Ia، لایه‌های بیرونی این ستاره‌ها به علت انرژی اضافی منبسط شده است. به‌علاوه، این سه ستاره فاقد هیدروژن و هلیم هستند، که نشان می‌دهد که بر اساس مدل فوق، این ستاره‌ها گازهای هیدروژن و هلیم خود را به کوتوله‌ی سفید همراه خود داده‌اند که منجر به بروز انفجار ابرنواختری شده است.

و سرانجام محققان داده‌های این سه ستاره را بررسی کردند تا ببینند در صورتی که بر اثر انفجار ابرنواختری سرعت گرفته باشند، این انفجار در کجا صورت گرفته است. با این کار، رد آنها را تا بقایای ابرنواختری دنبال کردند که سه سال قبل در صورت فلکی فَرَس اعظم (Pegasus constellation) کشف شده است.