رصد انفجار ستاره خارج از منظومه شمسی / توفان در خورشید و تولد شفق قطبی
رکنا: برای نخستین‌بار، دانشمندان انفجاری عظیم در ستاره‌ای خارج از منظومه شمسی رصد کرده‌اند؛ فورانی چنان قدرتمند که می‌تواند جو هر سیاره نزدیک را به طور کامل از بین ببرد و درک پژوهشگران از آب‌وهوای فضایی در ستارگان دیگر را دگرگون کند.
به گزارش گروه ترجمه رکنا به نقل از سی ان ان، طوفان‌های خورشیدی می‌توانند شفق‌های قطبی را در زمین ایجاد کنند؛ انفجار این ستاره ممکن است جو یک سیاره را نابود کند
برای نخستین بار، اخترشناسان اعلام کرده‌اند که موفق به مشاهدهٔ یک انفجار عظیم از سوی ستاره‌ای فراتر از منظومهٔ شمسی شده‌اند. این فوران در برخی ویژگی‌ها مشابه انفجارهایی از خورشید ما بود ــ مانند طوفان‌های خورشیدی که هفتهٔ گذشته آسمان شبِ زمین را با شفق‌ها نورانی کردند ــ اما در مقیاسی بسیار بزرگ‌تر و تهدیدآمیزتر.
به‌گفتهٔ پژوهش جدید، برخلاف ایجاد شفق‌های قطبی رنگارنگ، این انفجار قدرتمند احتمالاً پیامدهایی ویرانگر برای هر سیارهٔ نزدیک به همراه داشته است.
عامل احتمالی این رویداد، «پراندگی جرم تاجی» یا CME بوده است. در منظومهٔ شمسی، این پدیده شامل ابر عظیمی از گاز یونیزه‌شده (پلاسما) و میدان‌های مغناطیسی است که از جو بیرونی خورشید فوران می‌کند.
هنگامی که چنین فوران‌هایی به‌اندازه‌ای بزرگ باشند که به زمین برسند، می‌توانند «آب‌وهوای فضایی» ایجاد کنند؛ یعنی اختلالات عمده‌ای در میدان مغناطیسی زمین. این طوفان‌های خورشیدی قدرتمند در قطب‌های زمین شفق ایجاد می‌کنند اما همچنین می‌توانند سامانه‌های ارتباطی، شبکهٔ برق و عملکرد ماهواره‌ها را مختل کنند.
اخترشناسان تاکنون هرگز نتوانسته بودند پراندگی جرم تاجی را از ستاره‌ای دیگر مشاهده کنند ــ تا امروز. پژوهشگران شرح این کشف پیشگامانه را در مطالعه‌ای که روز چهارشنبه در نشریهٔ «نیچر» منتشر شد، ارائه کرده‌اند.
این ستاره که StKM 1-1262 نام دارد، یک کوتولهٔ سرخ در فاصلهٔ حدود ۱۳۰ سال نوری از زمین است.
طوفان ستاره‌ای با سرعتی خیره‌کننده، معادل ۵.۳ میلیون مایل در ساعت (۲۴۰۰ کیلومتر بر ثانیه) پرتاب شد. به‌گفتهٔ نویسندگان مطالعه، چنین سرعتی تنها در حدود یک مورد از هر دوهزار پراندگی جرم تاجیِ خورشید ما ثبت شده است.
سیریل تاس، پژوهشگر رصدخانهٔ پاریس و از نویسندگان مطالعه، در ایمیلی گفت: «این ستاره مانند سطل جوشان و فوق‌العاده مغناطیسیِ پلاسما رفتار می‌کند. این فوران، ۱۰ تا ۱۰۰ هزار برابر قدرتمندتر از قوی‌ترین فورانی است که خورشید می‌تواند تولید کند. این رویداد پنجره‌ای تازه به فضای بیرون از منظومهٔ خورشیدی می‌گشاید.»
این فوران متراکم و سریعِ ماده که از ستاره پرتاب شد، به‌قدری قدرتمند بود که می‌توانست جو یک سیارهٔ نزدیک به مدار را از بین ببرد.
درک اینکه فعالیت خشونت‌آمیز ستارگان چگونه بر فراسیاره‌ها تأثیر می‌گذارد، برای تعیین قابلیت زیست‌پذیری سیاره‌های خارج از منظومهٔ شمسی اهمیت حیاتی دارد.
پس از رها شدن در فضا توسط ستاره، پراندگی جرم تاجی هنگام عبور از لایهٔ بیرونی جو ستاره، یعنی تاج، امواج رادیویی ایجاد می‌کند.
مارک میش، دانشمند مرکز پیش‌بینی آب‌وهوای فضایی ادارهٔ ملی اقیانوسی و جوی (NOAA)، که در این پژوهش مشارکت نداشت، گفت: «این‌ها تندبادهای نیرومند باد ستاره‌ای هستند که از سرعت صوت در فضای میان‌سیاره‌ای اطراف فراتر می‌روند و موج ضربه‌ای ایجاد می‌کنند که با صدای شکافت هواپیمای جنگنده قابل مقایسه است.»
پژوهشگران این سیگنال رادیویی را با استفاده از نرم‌افزار جدید تحلیل، در داده‌های یک پیمایش آسمانی که نزدیک به ۱۰ سال پیش با آرایهٔ رادیویی فرکانس پایین، موسوم به LOFAR، انجام شده بود، شناسایی کردند. LOFAR از هزاران آنتن در هلند و سراسر اروپا تشکیل شده است که یک رادیوتلسکوپ بزرگ را شکل می‌دهند.
جو کالینگهام، نویسندهٔ اصلی مطالعه و استاد مؤسسهٔ اخترشناسی آنتون فان لیوون دانشگاه آمستردام، گفت: «چنین سیگنال رادیویی اساساً نمی‌تواند وجود داشته باشد مگر اینکه ماده کاملاً از حباب مغناطیسی ستاره خارج شده باشد. به عبارت دیگر، این رویداد ناشی از یک CME است.»
تاس و فیلیپ زارکا، پژوهشگر ارشد رصدخانهٔ پاریس و نویسندهٔ همکار، فناوری جدید تحلیل به‌نام «طیف‌نگاری چندگانهٔ تداخلی رادیویی» یا RIMS را توسعه دادند. این روش بر اساس طول‌موج‌های نوری ثبت‌شده از هزاران ستاره طراحی شده است تا تغییرات آن‌ها در طول زمان رصد شود.
تاس گفت: «هدف، تلاش برای تشخیص سیگنال‌های رادیویی از ستارگان و فراسیاره‌ها بود. این روش برای CMEهایی که در بازهٔ زمانی چند دقیقه تکامل می‌یابند، ایده‌آل است؛ زیرا نیازمند رصد مداوم و با تفکیک زمانی بالا هستید.»
سیگنال شناسایی‌شده توسط RIMS، از نوع «انفجار رادیویی نوع دوم» بود که نشان می‌دهد گاز داغ از ستاره به فضا رانده شده است. کالینگهام گفت، برخلاف «انفجارهای رادیویی سریع» که نورِ آن‌ها میلی‌ثانیه‌ای و منشاءشان ناشناخته است، انفجار نوع دوم طی چند دقیقه رخ می‌دهد.
او افزود: «این “سوئیپ” چگالی ماده را هنگام حرکت CME به خارج بازتاب می‌دهد. بنابراین نه‌تنها از انفجار رادیویی می‌توان فهمید که جرم از ستاره خارج شده، بلکه می‌توان پارامترهای فیزیکی مانند چگالی را نیز تعیین کرد.»
تیم پژوهشی از داده‌های مأموریت XMM-Newton آژانس فضایی اروپا، که در سال ۱۹۹۹ پرتاب شده، برای اندازه‌گیری دما، چرخش و درخشندگی ستاره در پرتو ایکس استفاده کرد.
دیوید کونیین، دانشجوی دکتری مؤسسهٔ رادیو اخترشناسی هلند و نویسندهٔ همکار، در بیانیه‌ای گفت: «ما به حساسیت و بسامد LOFAR نیاز داشتیم تا امواج رادیویی را تشخیص دهیم، و بدون XMM-Newton نمی‌توانستیم حرکت CME را اندازه‌گیری یا آن را در چارچوب خورشیدی قرار دهیم. هیچ‌یک از این دو تلسکوپ به‌تنهایی کافی نبودند ــ ما به هر دو نیاز داشتیم.»
کالینگهام گفت، مشاهدهٔ CME از ستارگان دیگر دشوار بوده؛ زیرا آن‌ها بیش از حد دورند تا بتوان این پدیده را مستقیماً رصد کرد. تاس افزود، شواهد گذشته غالباً به فعالیت‌های دیگر مانند شراره‌های نیرومند نسبت داده می‌شد و هیچ مشاهدهٔ قطعی وجود نداشت.
میش گفت: «شواهد گذشته برای CMEها عمدتاً مربوط به مراحل اولیهٔ رویداد بود، زمانی که پلاسما برای نخستین بار از ستاره جدا می‌شود.»
اما استفاده از تلسکوپ حساسی چون LOFAR و جست‌وجوی سیگنال رادیویی شاخص، امکان کشف مستقیم را فراهم کرده است.
میش گفت الگوی تابش با آنچه از انفجارهای رادیویی نوع دومِ CMEهای خورشیدی می‌شناسیم، مطابقت دارد.
کوین فرانس، استاد و اخترفیزیک‌دان دانشگاه کلرادو بولدر که این پژوهش را بررسی نکرده، گفت: «این شناسایی، احتمالاً قوی‌ترین شاهد تاکنون است که نشان می‌دهد این پدیده در فراتر از منظومهٔ شمسی نیز رخ می‌دهد.»
کالینگهام گفت، کوتوله‌های سرخ می‌توانند میدان‌های مغناطیسی‌ای بیش از ۱۰۰۰ برابر خورشید داشته باشند.
بر پایهٔ این مطالعه، StKM 1-1262 نیمی از جرم خورشید را دارد، اما ۲۰ برابر سریع‌تر می‌چرخد و میدان مغناطیسی آن حدود ۳۰۰ برابر قدرتمندتر برآورد می‌شود.
اخترفیزیک‌دانان اغلب فراسیاره‌هایی را پیرامون چنین ستارگانی می‌یابند که کم‌نورتر، خنک‌تر و کوچک‌تر از خورشید ما هستند و در فاصلهٔ بسیار نزدیک‌تری قرار دارند ــ گاهی چنان نزدیک که تنها طی چند روز یک مدار را کامل می‌کنند.
از آنجا که کوتوله‌های سرخ کم‌نورتر و خنک‌تر از خورشید‌اند، «منطقهٔ قابل زیست» آن‌ها بسیار کوچک‌تر است؛ یعنی سیاره‌ها در فاصله‌ای بسیار نزدیک‌تر به ستاره قرار دارند.
با این حال، مدت‌هاست که اخترشناسان پرسیده‌اند آیا شراره‌های نیرومندِ منتشرشده از این ستاره‌ها می‌توانند سیاره‌ها را با پرتوهای مضر در هم بکوبند یا خیر. اگر سیاره‌ای دارای آب مایع بر سطح خود باشد ــ که آن را بالقوه قابل زیست می‌کند ــ باید جوی محافظ داشته باشد.
در حال حاضر مشخص نیست آیا سیاره‌ای پیرامون StKM 1-1262 می‌چرخد یا نه؛ اما کالینگهام گفت براساس یافته‌های پیشین، تقریباً همهٔ کوتوله‌های سرخ دست‌کم یک سیاره دارند.
او نوشت: «میدان مغناطیسی محافظ زمین نمی‌تواند در برابر فشار یک CME با این قدرت مقاومت کند و جو سیاره مستقیماً در برابر این انفجار قرار گرفته و احتمالاً از بین می‌رود ــ بنابراین حتی اگر سیاره در منطقهٔ مناسبِ ستاره باشد، جو آن به‌سرعت از دست می‌رود و چیزی جز یک سنگ بیابانی (مانند مریخ) باقی نمی‌ماند.»
تاس گفت مرحلهٔ بعدی پژوهش، تلاش برای فهم چگونگی تولید و رهاسازی چنین انرژی عظیمی از سوی این ستارگان کوچک و ارزیابی تأثیر پراندگی‌های مکرر جرم تاجی بر سیاره‌های پیرامون است.
کالینگهام که ریاست گروه علمی آرایهٔ کیلومتر مربعی در مؤسسهٔ رادیو اخترشناسی هلند را نیز بر عهده دارد، افزود که این آرایهٔ عظیم ــ که انتظار می‌رود در سال ۲۰۲۸ تکمیل شود ــ می‌تواند برای جست‌وجوی CMEهای ستارگان دیگر استفاده شود.
میش گفت: «این تنها آغاز کار است و امیدواریم پیش‌درآمدی بر یافته‌های آینده باشد. امیدواریم مطالعات بیشتری برای تأیید اینکه این همان چیزی است که فکر می‌کنیم باشد و برای تعیین میزان وقوع چنین رویدادهایی انجام شود.
ارسال نظر