اخترشناسان سرانجام به راز ناپدیدشدن ستارگان عظیم پی بردند

در سال‌های اخیر، اخترشناسان پدیده‌ای غیرعادی را بررسی کرده‌اند: ستارگان ظاهرا ناپدید می‌شوند و سرنخ‌های کمی درباره‌ی اینکه چگونه از دید ما پنهان شده‌اند، به‌جا می‌گذارند.

در سال ۲۰۱۹، پروژه‌ای به نام «محو و ظهور منابع درطول یک قرن مشاهدات» (VASCO) تلاش کرد فهرستی از تعداد ستارگانی را که در ۷۰ سال گذشته ناپدید شده‌اند، تهیه کند. دانشمندان این پروژه، نزدیک به صد ستاره‌ای را یافتند که بدون توضیح دقیق از بین رفته بودند.

ستارگان ممکن است مانند اِبط‌الجوزا کم‌نور شوند یا پیش از فروپاشی و تبدیل به سیاه‌چاله یا ستاره نوترونی، به صورت ابرنواختر منفجر شوند؛ اما معمولا به سادگی ناپدید نمی‌شوند.

ستارگان کوچک‌تر زمان بیشتری برای مصرف سوخت خود دارند. خورشید ما به‌عنوان کوتوله‌ای زرد با کاهش ذخایر هیدروژن خود به غول سرخ و پس از اتمام ذخایر هلیوم، به کوتوله سفید کوچک تبدیل می‌شود. این بقایای ستاره‌ای کوچک که عمدتا از کربن و اکسیژن تشکیل شده‌اند، ممکن است درنهایت به ستاره‌هایی فرضی از نوع کوتوله سیاه فروبپاشند. بااین‌حال جهان هنوز آن‌قدر عمر نکرده است که شاهد شکل‌گیری چنین اجرامی باشد.

تیم پژوهشی مسئول مطالعه‌ی اخیر، یک منظومه‌ی ستاره‌ای دوتایی در لبه‌ی کهکشان راه شیری به نام VFTS 243 را بررسی کرد. این منظومه از ستاره‌ای از نوع O رشته اصلی و سیاه‌چاله‌ای تشکیل شده است که هر ۱۰٫۴ روز یک‌بار به دور یکدیگر می‌چرخند. سیاه‌چاله‌ی این منظومه باید به‌وسیله‌ی ستاره‌ی عظیمی که به‌تازگی به پایان عمر خود رسیده است، به‌وجود آمده باشد.

الخاندرو ویگنا گومز، اخترفیزیکدان از موسسه اخترفیزیک ماکس پلانک در آلمان و سرپرست مطالعه می‌گوید: «VFTS 243 منظومه‌ای فوق‌العاده است. با وجود این واقعیت که این منظومه حاوی ستاره‌ای است که به سیاه‌چاله فرو پاشیده، آثار انفجار [ابرنواختر] در هیچ‌کجا یافت نمی‌شود.»

برای مثال، مدارهای ستاره و سیاه‌چاله‌ی VFTS 243 به دور مرکز جرم مشترکشان همچنان تقریبا دایره‌ای است. بااین‌حال، انفجارهای ابرنواختر نامتقارن هستند و با انرژی کمی بیشتر در یک جهت نسبت به جهت دیگر تولید می‌شوند. این عدم تقارن شکل‌گیری پدیده‌ای به نام «ضربه‌ی زایشی» را به دنبال دارد که به جسم فشرده شتاب می‌دهد و موجب پهن‌‌تر شدن و کشیدگی بیشتر مدار آن می‌شود.

ضربات زایشی محصول سه چیز است: پرتاب بقایا از ستاره‌ی درحال انفجار، انفجار نوترینو از هسته‌ی درحال فروپاشی ستاره و امواج گرانشی. بااین‌حال، اگر ابرنواختری در کار نبوده باشد، پس هیچ بقایایی وجود نداشت و فقط نوترینوها و امواج گرانشی برای ایجاد ضربات بسیار کوچک‌تر باقی مانده بودند و این دقیقا همان وضعیتی است که پژوهشگران در VFTS 243 مشاهده می‌کنند.

اگر نتیجه‌‌گیری پژوهشگران صحیح باشد، بدین معنی است که بسیاری از پرجرم‌ترین ستارگان جهان که درخشش بالایی دارند، در تاریکی به زندگی خود پایان می‌دهند و بی‌سروصدا به سیاه‌چاله تبدیل می‌شوند. با رسیدن ستاره‌ی بازمانده‌ی منظومه‌ی VFTS 243 به پایان عمر خود، همین سرنوشت می‌تواند در انتظار آن نیز باشد.

بااین‌حال، اگر برخی از ستارگان پرجرم بدون انفجار ابرنواختر به‌طور کامل به سیاه‌چاله فرو بپاشند، آن‌گاه نمی‌توانند در تولید و بازیافت عناصر نقشی داشته باشند. درنتیجه، شیمیدان‌های کیهانی باید این مفهوم را در صورت درست‌بودن در مدل‌های خود از نحوه‌ی شکل‌گیری و پخش عناصر در فضا لحاظ کنند. در آن صورت پژوهشگران می‌توانند تکامل شیمیایی کهکشان‌ها ازجمله راه شیری خودمان و زمان مورد نیاز برای تشکیل سیاره‌ها مثل زمین از عناصر را به‌طور کامل درک کنند.

یافته‌های پژوهشگران در نشریه فیزیکال ریویو لترز منتشر شده است.