دانشمندان سریع‌ترین ستاره کهکشان راه شیری را کشف کردند

پژوهشگران موفق شدند سریع‌ترین ستاره‌ی شناخته‌شده را کشف کنند که نزدیک به مرکز کهکشان راه شیری قرار دارد. ستاره‌ی جدید S4714 در مدار سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرم ساگیتاریوس A* قرار دارد. S4714 در سفر مداری خود به‌سرعت اولیه‌ی تقریبا ۸ درصد سرعت نور می‌رسد که معادل ۲۴ هزار کیلومتربرثانیه است؛ اما این تنها ویژگی شگفت‌انگیز این ستاره نیست.

S4714 در گروهی از ستارگان قرار می‌گیرد که درمقایسه‌با ساگیتاریوس A* در مدار نزدیک‌تری قرار دارند. این کشف نه‌تنها ثابت می‌کند ستاره‌های بیشتری در مدار نزدیک به سیاه‌چاله‌ی مرکز کهکشان قرار دارند؛ بلکه مدرکی برای کشف گروهی از ستاره‌های معروف به اسکوییزر است که براثر نیروهای کشندی نزدیک به سیاه‌چاله فشرده می‌شوند.

فضای اطراف مرکز راه شیری در‌مقایسه‌با دیگر هسته‌های کهکشانی فعال آرام‌تر است؛ اما حتی چنین محیطی هم می‌تواند بسیار خشن باشد. ستاره‌شناسان با بررسی این منطقه، تعدادی از ستاره‌ها را در مدار بیضی‌شکل و طویل ساگیتاریوس شناسایی کردند. به این ستاره‌ها، ستاره‌های نوع S گفته می‌شود و می‌توان از آن‌ها برای بررسی ویژگی‌های سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرم مرکز کهکشان استفاده کرد.

سال‌ها ستاره‌ای به‌نام S2 به‌عنوان نزدیک‌ترین ستاره به سیاه‌چاله‌ی مرکز کهکشان شناخته می‌شد. مدار ۱۶ ساله‌ی اس ۲ در حضیض یا نزدیک‌ترین فاصله‌ی مداری ستاره، آن را به محدوده‌ی ۱۸ میلیارد کیلومتری ساگیتاریوس  می‌آورد و فشار گرانشی ناشی از این فاصله‌ی بسیار نزدیک، حرکت ستاره را به سه درصد سرعت نور افزایش می‌داد. رصد و تشخیص خصوصیات این مدار برای ستاره‌شناسان امری بسیار پرزحمت بود؛ اما سال گذشته، گروهی از پژوهشگران به‌رهبری فلوریان پیسکار، اخترفیزیک‌دان دانشگاه کلن آلمان، ستاره‌ای بسیار کم‌نورتر و درعین‌حال بسیار نزدیک‌تر به‌نام S62 را شناسایی کردند.

ستاره‌ی تازه‌کشف‌شده در مداری ۹/۹ ساله و در فاصله‌ی حضیض ۲/۴ میلیارد کیلومتری به دور ساگیتاریوس می‌چرخد. این مقدار از فاصله‌ی متوسط بین اورانس و خورشید کمتر است. ستاره همان‌طور که به دور سیاه‌چاله می‌چرخد، به‌سرعت ۲۰ هزار کیلومتربرثانیه یا ۶/۷ درصد سرعت نور می‌رسد.

پیسکار و تیم او پس از سال‌ها تلاش موفق شدند پنج ستاره‌ی دیگر از نوع S را کشف کنند که حتی از ستاره‌ی S2 هم به مرکز کهکشان نزدیک‌تر هستند. این پنج ستاره عبارت‌اند از: S4711 ،S4712 ،S4713 ،S4714 و S4715. پیسکار می‌گوید:

خوشحالم که به‌مدت هفت سال فرصت رصد مرکز کهکشان را داشتم. از آن زمان، روی داده‌های SINFONI (فروسرخ نزدیک) کار می‌کنم. برای این کار به مهارت فراوان خلاصه‌سازی داده‌ها، کمی خوش‌اقبالی، زمان و دانش مناسبی از فیلترهای پابین‌گذر و بالاگذر نیاز داریم.

از میان ستاره‌های جدید، موارد S4711 و S4714 شگفت‌انگیزتر هستند. S4711 ستاره‌ای آبی از نوع B با قدمت تقریبا ۱۵۰ میلیون سال است و دوره‌ی مداری‌اش به‌مراتب از S62 نیز کوتاه است. این ستاره با حضیض ۲۱ میلیارد کیلومتر، هر ۷/۶ سال یک‌بار مدارش را کامل می‌کند. دوره‌ی مداری کوتاه‌تر این ستاره بدان معنی است که تا آنجا که می‌دانیم، کم‌ترین میانگین فاصله تا سیاه‌چاله را دارد.

همچنین، ستاره‌ی S4714 طولانی‌ترین دوره‌ی مداری، یعنی ۱۲ سال را دارد؛ اما مدار آن به‌شدت گریز از مرکز است؛ بدان معنی به‌طوری‌که به شکل بیضی طویلی درآمده است. مرکزگریزی مداری با مقادیر بین صفر تا یک توصیف می‌شود. صفر به‌معنی دایره‌ی کامل و یک به‌معنی مدارگریز و مقدار مرکزگریزی S4714 برابر با ۰/۹۸۵ است. این ستاره در حضیض خود به محدوده‌ی تقریبا ۱/۹ میلیارد کیلومتری ساگیتاریوس می‌رسد که از نزدیک‌ترین فاصله‌ی مداری S62 نیز کم‌تر است. S4714 درحین رسیدن به کم‌ترین فاصله‌اش از سیاه‌چاله، به سرعت ۲۴ هزار کیلومتربرثانیه می‌رسد و سپس تا فاصله‌ی ۲۵۰ میلیارد کیلومتر از ساگیتاریوس فاصله می‌گیرد.

به‌گفته‌ی پیسکار، ستاره‌های نوع S می‌توانند در گروه اسکوییزرها قرار بگیرند که نخستین‌بار در ۲۰۰۳ نظریه‌پردازی شدند. تال السکاندر و مارک موریس گروه ستاره‌‌های به‌شدت مرکزگریز را در اطراف سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم دسته‌بندی کرده‌اند. در هر عبور، نیروهای کشندی بخشی از انرژی مداری ستاره را به گرما تبدیل می‌کنند. بدین‌ترتیب، این امر موجب می‌شود ستاره در درجه‌ی اول درخششی بیش از حد طبیعی پیدا کند و سپس دچار فروپاشی مداری شود. به عبارت دیگر، اسکوییزرها ستارگان مرده‌ی درحال چرخش هستند. پیسکار می‌گوید:

حداقل می‌توان S4711 و S4714 را نامزدهایی برای اسکوییزرها در نظر گرفت. درباره‌ی S4711 اطمینان دارم؛ زیرا عناصر مداری آن منطبق با پیش‌گویی‌هایی تال السکاندر در سال ۲۰۰۳ هستند. از این نظر، می‌توان S4711 را اولین اسکوییزر کشف‌شده در نظر گرفت.

درصورت تأیید فرضیه‌ی مذکور، می‌توان به درک بهتری از تعامل بین سیاه‌چاله‌ها و ستاره‌ها رسید. برای مثال، به‌تازگی از ستاره‌ی S2 برای آزمایش فرضیه‌ی نسبیت عام استفاده شده است. کش‌آمدن نور ستاره وقتی به سیاه‌چاله نزدیک می‌شود و حرکت اقلیدسی مدار آن، نظریه‌ی اینشتین را تأیید می‌کنند. پیسکار اعتقاد دارد:

به‌اندازه‌ی یک دامنه و با سرعتی چهاربرابر بیشتر از S2 به ساگیتاریوس A* نزدیک شده‌ایم؛ درنتیجه، می‌توانیم با ستاره‌هایی مثل S62 و S4711 و S4714 به روابط نسبیتی قوی‌تری پی ببریم.

به‌طور پیوسته پژوهش‌های مرکز کهکشان را ادامه خواهم داد و اطمینان دارم این پژوهش آخرین مطالعه در این زمینه نخواهد بود. محیط پرتلاطم کهکشان برای دانشمندان مانند فروشگاه شکلات برای کودکان است.