اخترشناسان قوی‌ترین انفجارهای کیهانی از زمان بیگ بنگ را شناسایی کردند
اخترشناسان با استفاده از داده‌های ناسا، آژانس فضایی اروپا (ESA) و سایر رصدخانه‌های زمینی و فضایی در سراسر جهان، موفق به کشف پرانرژی‌ترین انفجارهایی شده‌اند که از زمان بیگ بنگ (حدود ۱۳٫۸ میلیارد سال پیش) تاکنون در کیهان رخ داده‌اند.
سیاه‌چاله‌ها، که از اسرارآمیزترین و در عین حال دردسرسازترین اجرام کیهانی هستند، معمولاً به‌طور مستقیم قابل مشاهده نیستند، مگر زمانی که با چیزی دیگر تعامل داشته باشند. ما طی سال‌ها آن‌ها را به‌طور غیرمستقیم، از طریق پدیده‌ای به نام «رویدادهای اختلال کشندی» (TDE-ها) مشاهده کرده‌ایم. در این رویدادها، نیروی گرانشی سیاه‌چاله، ستاره‌ای را تکه‌تکه کرده و به جریان‌هایی عظیم از گاز تبدیل می‌کند که همچون حلقه‌ای از آوار، اطراف سیاه‌چاله را فرا می‌گیرد.
اگرچه TDE-ها بسیار پرانرژی هستند، تیمی از مؤسسه اخترشناسی دانشگاه هاوایی در مطالعه‌ای جدید، نوعی جدید از این انفجارهای کیهانی را گزارش کرده‌اند که رویدادهای قبلی را بسیار ضعیف جلوه می‌دهند. «جیسن هینکل»، نویسنده اصلی مقاله، با بررسی داده‌های مأموریت گایا متعلق به ESA، موفق به شناسایی دو درخشش غیرعادی و ماندگار شد که در سال‌های ۲۰۱۶ و ۲۰۱۸ رخ داده بودند.
تیم پژوهشی پس از تحلیل داده‌های دیگر از تلسکوپ‌های زمینی و فضایی، دریافت که دو انفجار یادشده، به همراه مورد سومی که در سال ۲۰۲۰ شناسایی شد، در واقع پرانرژی‌ترین انفجارهایی هستند که تاکنون در کیهان رصد شده‌اند. این رده جدید از انفجارهای کیهانی «گذارهای هسته‌ای شدید» یا ENT (مخفف Extreme Nuclear Transients) نام‌گذاری شده است.
هینکل در بیانیه‌ای گفت: «ما بیش از یک دهه است که پدیده تکه‌تکه شدن ستارگان را در قالب رویدادهای کشندی مشاهده می‌کنیم، اما ENT-ها پدیده‌ای کاملاً متفاوت‌اند؛ آن‌قدر درخشان هستند که نزدیک به ۱۰ برابر بیشتر از TDE-های معمولی نور ساطع می‌کنند. این گذارهای هسته‌ای نه‌تنها درخشان‌تر از TDE-های عادی‌اند، بلکه برای چندین سال همچنان درخشان باقی می‌مانند و از نظر انرژی حتی درخشان‌ترین ابرنواخترهای شناخته‌شده را نیز پشت سر می‌گذارند.»
پخش از رسانه
به لطف مأموریت گایا آژانس فضایی اروپا و مرکز مطالعات گذرای زوئیکی، دسته جدیدی از رویدادهای گذرای هسته‌ای شدید کشف شد.
به گفته تیم تحقیقاتی، در حالی که ابرنواخترها (یعنی انفجارهایی که در پایان عمر ستارگان بزرگ رخ می‌دهند) به‌اندازه‌ی انرژی منتشرشده از خورشید در کل عمر ۱۰ میلیارد ساله‌اش، انرژی دارند، ENT-ها قادرند انرژی معادل ۱۰۰ خورشید را ساطع کنند. در مدت زمانی کوتاه، این رویدادها از هر ستاره و ابرنواختری در کهکشان میزبان خود پرنورتر می‌شوند. پرانرژی‌ترین مورد ثبت‌شده از این دسته که Gaia18cdj نام دارد، ۲۵ برابر بیشتر از پرانرژی‌ترین ابرنواختر مشاهده‌شده تاکنون انرژی منتشر کرده است که آن را به قدرتمندترین انفجار کیهانی از زمان بیگ بنگ تاکنون تبدیل کرده است.
رویدادهای ENT بسیار نادرتر از ابرنواخترها هستند، اما می‌توانند برای مطالعه‌ی «سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم» (SMBH) در مرکز کهکشان‌های دوردست مفید باشند. هینکل توضیح داد: «این گذارهای هسته‌ای تنها پایان دراماتیک عمر یک ستاره‌ی پرجرم را نشان نمی‌دهند، بلکه فرایندهایی را روشن می‌کنند که مسئول رشد بزرگ‌ترین سیاه‌چاله‌های جهان هستند.»
- کشف رویداد کم‌سابقه: سیاه‌چاله‌ای سرگردان ستاره‌ای دوردست را بلعید23 02 04مطالعه '4
«بنجامین شپی»، دانشیار مؤسسه اخترشناسی هاوایی (IfA) نیز در بیانیه‌ای دیگر افزود: «ENT-ها ابزار جدید ارزشمندی برای مطالعه‌ی سیاه‌چاله‌های پرجرم در کهکشان‌های دوردست فراهم می‌کنند. چون این رویدادها بسیار درخشان‌اند، می‌توان آن‌ها را در فاصله‌های بسیار دور کیهانی مشاهده کرد و در اخترشناسی، دیدن چیزهای دور، یعنی نگاه به گذشته. با رصد این درخشش‌های بلندمدت، می‌توانیم بینش‌هایی درباره‌ی رشد سیاه‌چاله‌ها در زمانی به‌دست آوریم که جهان تنها نیمی از سن فعلی‌اش را داشت؛ زمانی که کهکشان‌ها مکان‌هایی شلوغ و پرجنب‌وجوش بودند که ستاره‌ها را با سرعتی ۱۰ برابر بیش از امروز شکل می‌دادند و سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم خود را تقویت می‌کردند.»
اگرچه برای بررسی دقیق‌تر سیاه‌چاله‌ها به مشاهده‌ی نمونه‌های بیشتری از این رویدادها نیاز داریم، تیم پژوهشی بر این باور است که توضیح معقولی برای منشأ آن‌ها وجود دارد.
در مقاله آمده است: «محتمل‌ترین سناریوی فیزیکی برای این ENT-ها، اختلال کشندی یک ستاره‌ی پرجرم و بازگشت تدریجی مواد به‌سوی سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرم (SMBH) است. جرم بالای این سیاه‌چاله‌ها به‌طور طبیعی به ایجاد درخشش‌هایی با مدت‌زمان طولانی منجر می‌شود که با بازه‌ی زمانی ENT-ها همخوانی دارد، زیرا مدت زمان درخشش، با ریشه‌ی دوم جرم سیاه‌چاله (MBH^½) متناسب است.»
از آنجایی که فقط نیمی از جرم ستاره باعث درخشش می‌شود، می‌توان با اندازه‌گیری انرژی منتشرشده، حداقل جرم ستاره‌ی اولیه را تخمین زد
از آنجایی که تقریباً نیمی از جرم ستاره‌ای که در یک رویداد گسست کشندی از هم می‌پاشد از سیستم خارج می‌شود، انرژی کل تابش‌شده، حد پایین جرم ستاره‌ی اولیه را نشان می‌دهد که بیش از سه برابر جرم خورشید بوده است. بازه‌های زمانی و درخشندگی‌هایی که برای گسست ستارگانی با جرم حدود ۳ تا ۱۰ برابر خورشید محاسبه شده‌اند، به‌خوبی با ویژگی‌های مشاهداتی ENT-ها مطابقت دارند.
افزون بر این که ENT-ها ابزاری علمی برای مطالعه‌ی سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم هستند، درک تأثیر آن‌ها بر نواحی مرکزی کهکشان‌های میزبان نیز اهمیت دارد. هینکل افزود: «این مسئله برای محیط‌هایی نیز که این رویدادها در آن رخ می‌دهند، پیامدهایی دارد. اگر کهکشانی چنین رویدادهایی را تجربه می‌کند، این رویدادها برای ساختار و تحول خود آن کهکشان نیز اهمیت دارند.»
مطالعه در مجله‌ی ساینس ادونسز منتشر شده است.