تمام ستارگانی که امشب آسمان شب را روشن می‌کنند، سرانجامی دارند: مرگ. مرگی که ممکن است با خاموشی تدریجی همراه باشد یا با انفجاری بزرگ. برخی ستارگان در پایان عمرشان آرام سرد می‌شوند و به کوتوله‌های سفید تبدیل می‌شوند؛ برخی دیگر با انفجارهای سهمگین، عناصر سنگین را در فضا پراکنده می‌کنند و به کهکشان جان تازه‌ای می‌بخشند. اما نکتهٔ اصلی اینجاست: ما اغلب نمی‌دانیم دقیقاً کِی و چگونه این مرگ فرا خواهد رسید. حالا، اخترشناسان توانسته‌اند با استفاده از داده‌های دقیق، یک منظومه‌ دوتایی نادر را کشف کنند که سرنوشتش روشن است: انفجار در قالب یک ابرنواختر نوع Ia.

در قلب این کشف، یک منظومه‌ دوتایی است: WDJ181058.67+311940.94

این سامانهٔ دوتایی که تنها ۱۵۰ سال نوری از زمین فاصله دارد، شامل دو کوتوله سفید است. کوتوله‌های سفید (white dwarfs) هسته‌های متراکم ستارگانی هستند که تمام سوخت هیدروژنی‌شان را مصرف کرده‌اند. آن‌ها دیگر قادر به تولید انرژی از طریق همجوشی هسته‌ای نیستند و در عوض، با چگالی بسیار بالا و درخشش کمرنگ، سال‌ها، شاید میلیاردها سال، در فضا باقی می‌مانند. این دو کوتوله سفید به قدری به یکدیگر نزدیک‌اند که تنها ۱/۶۰ فاصله زمین تا خورشید از هم فاصله دارند. به همین دلیل، در طی میلیاردها سال آینده، آن‌ها به‌تدریج به یکدیگر نزدیک‌تر خواهند شد تا اینکه برخوردی فاجعه‌بار میان‌شان رخ دهد.

ابرنواختر نوع Ia چیست و چرا اهمیت دارد؟

وقتی کوتوله‌ای سفید جرمی بیش از ۱.۴ برابر جرم خورشید پیدا کند، یعنی از «حد چاندراسکار» (Chandrasekhar limit) عبور کند، تعادل آن بر هم می‌خورد. چنین ستاره‌ای دیگر نمی‌تواند در برابر گرانش مقاومت کند و با فروپاشی ناگهانی، به انفجاری سهمگین تبدیل می‌شود که آن را ابرنواختر نوع Ia می‌نامیم. این نوع ابرنواختر برای اخترشناسان ابزاری حیاتی‌ست، چرا که شدت نورش در همه‌جا یکسان است و می‌توان از آن برای اندازه‌گیری دقیق فاصله‌های بسیار دور در کیهان استفاده کرد.

یک کشف نظری تبدیل به واقعیت می‌شود

تا پیش از این، تصور می‌شد که اغلب ابرنواخترهای نوع Ia از ترکیب دو کوتوله سفید به وجود می‌آیند، اما هیچ‌گاه منظومه‌ای دوتایی با ویژگی‌هایی که برای انفجار قطعی کافی باشد، کشف نشده بود. حالا پژوهشگران دانشگاه وارویک بریتانیا، موفق شده‌اند برای نخستین‌بار سامانه‌ای را شناسایی کنند که هم جرم ترکیبی آن از حد چاندراسکار فراتر رفته و هم در بازه‌ای زمانی قابل تصور، یعنی ۲۳ میلیارد سال آینده، به یک انفجار ختم خواهد شد.

نخستین تأیید تجربی از منشأ دوتایی ابرنواخترهای نوع Ia

تا به امروز، تمام آنچه درباره منشأ ابرنواخترهای نوع Ia می‌دانستیم، مبتنی بر محاسبات نظری و شبیه‌سازی‌های عددی بود. هیچ مورد مشخصی وجود نداشت که بتوانیم با قاطعیت بگوییم: «این سامانه در آینده قطعاً منفجر خواهد شد.» اما حالا، با کشف WDJ181058.67+311940.94، دانشمندان برای نخستین‌بار مدرکی مستقیم به دست آورده‌اند که می‌توان آن را منبع قطعی یک ابرنواختر نوع Ia دانست.

ویژگی‌های فنی منظومه کشف‌شده: مداری تنگ، جرمی بالا

این سامانه‌ دوتایی، جرمی معادل ۱.۵۶ برابر جرم خورشید دارد. دوره‌ گردش مداری‌اش حدود ۱۴ ساعت است؛ یعنی هر روز زمینی، دو ستاره تقریباً دوبار به دور هم می‌گردند. چنین مداری فشرده‌ای باعث می‌شود که در گذر زمان، انرژی مداری از دست برود و دو ستاره به یکدیگر نزدیک‌تر شوند. در نهایت، برخورد و انفجار گریزناپذیر خواهد بود. چنین فرآیندی می‌تواند منشأ تشکیل عناصر سنگین‌تر مانند آهن و نیکل در فضا باشد؛ عناصری که بدون آن‌ها زمین، حیات و حتی بدن انسان‌ها نمی‌توانست وجود داشته باشد.

آینده‌ای دور، اما دانشی نزدیک

رخ دادن این انفجار ۲۳ میلیارد سال دیگر ممکن است برای ما تهدیدی نباشد. آن زمان، خورشید خود به یک کوتوله سفید تبدیل شده، و زمین به احتمال زیاد نابود گشته است. اما اهمیت این کشف در زمان حال است: توانسته‌ایم برای نخستین‌بار منشأیی واقعی برای یک نوع از انفجارهای ستاره‌ای بیابیم که ستون فقرات کیهان‌شناسی مدرن را تشکیل می‌دهند.

منشأ کیهانی، آینده اخترشناسی

این کشف مسیر جدیدی را برای شناسایی سامانه‌های مشابه باز کرده است. حالا که می‌دانیم چنین سامانه‌ای می‌تواند در فاصله‌ای نزدیک وجود داشته باشد، امید آن می‌رود که بتوانیم ده‌ها یا صدها سامانه‌ مشابه در نقاط دیگر کهکشان بیابیم. هر یک از این سامانه‌ها می‌تواند به ما اطلاعاتی بی‌سابقه درباره‌ تولد، زندگی، مرگ و انفجار ستارگان بدهد و درک ما از ساختار و آیندهٔ کیهان را دگرگون کند.

منبع: Nature Astronomy