به گزارش سایت توژال. گروهی از دانشمندان با کمک تلسکوپ فضایی جیمز وب، ترکیب سحابی خرچنگ را تجزیه و تحلیل کردند و بقایای یک ابرنواختر را که در فاصله 6500 سال نوری از زمین در صورت فلکی ثور قرار داشت، مشاهده کردند.

به گفته ناسا، این گروه تحقیقاتی با کمک ابزار مادون قرمز میانی جیمز وب (MIRI) و دوربین مادون قرمز نزدیک جیمز وب (NIRCam)، داده هایی را جمع آوری کرده است که می تواند تاریخچه سحابی خرچنگ را آشکار کند.

سحابی خرچنگ نتیجه یک ابرنواختر ناشی از فروپاشی هسته پس از مرگ یک ستاره بزرگ است. همان انفجار ابرنواختری در سال 1054 پس از میلاد روی زمین دیده شد و به اندازه کافی روشن بود که بتوان در طول روز دید. بقایای ابرنواختری ضعیفی که امروز می بینیم، پوششی از گاز و غبار در حال انبساط و بادهای پرتاب کننده است که با سرعت “شوک” می چرخند و به شدت مغناطیسی می شوند.

سحابی خرچنگ بسیار غیر معمول است. ترکیب غیرمعمول و انفجار بسیار کم انرژی آن قبلاً توسط یک “ابرنواختر جذب الکترون” توضیح داده شده است. ابرنواختر جذب الکترون نوع نادری از انفجار است که توسط ستاره ای با هسته تکامل یافته کمتری متشکل از اکسیژن، نئون و منیزیم به جای هسته فلزی معمولی ایجاد می شود.

بیشتر بخوانید:

دانشمندان نوع جدیدی از “ابر نواختر” را کشف کردند!

تای تیمیم، محقق دانشگاه پرینستون و محقق ارشد این پروژه، گفت: داده‌های جیمز وب اکنون توضیحات احتمالی را گسترش می‌دهند. تشکیل گاز دیگر نیازی به انفجار برای گرفتن الکترون ندارد، اما می توان آن را با یک ابرنواختر فلزی ضعیف توضیح داد.

تحقیقات قبلی انرژی جنبشی کل انفجار را بر اساس مقدار و سرعت آزاد شدن جریان محاسبه کرده است. اخترشناسان به این نتیجه رسیدند که ماهیت انفجار دارای انرژی نسبتاً کم است – کمتر از یک دهم انرژی یک ابرنواختر معمولی – و جرم ستاره تولید شده در حدود هشت تا 10 جرم خورشیدی است.

بین نظریه جذب الکترون ابرنواختر و مشاهدات سحابی خرچنگ، به ویژه حرکت سریع تپ اختر، اختلاف وجود دارد. اخترشناسان همچنین درک خود از ابرنواخترهای هسته فلزی را در سال های اخیر بهبود بخشیده اند و اکنون معتقدند که این نوع می تواند انفجارهای کم انرژی نیز ایجاد کند. به شرطی که جرم ستاره ای به اندازه کافی کم باشد.

برای کاهش سطح عدم قطعیت پیرامون ستاره مولد سحابی خرچنگ و ماهیت انفجار، گروه تحقیقاتی تمیم از قابلیت های طیف سنجی جیمز وب برای مطالعه دو ناحیه واقع در رشته های داخلی سحابی خرچنگ استفاده کرد.

تئوری ها پیش بینی می کنند که به دلیل ترکیب شیمیایی متفاوت هسته در ابرنواختر الکترون گیر، نسبت نیکل به فراوانی آهن باید بسیار بیشتر از نسبت اندازه گیری شده در خورشید ما باشد. تحقیقات در اواخر دهه 1980 و اوایل دهه 1990 نسبت نیکل به آهن را در سحابی خرچنگ با استفاده از داده های نوری و نزدیک به فروسرخ اندازه گیری کردند و نسبت فراوانی نیکل به آهن را یافتند که به نظر می رسید به نفع یک سناریوی ابرنواختر گرفتن الکترون باشد.

تلسکوپ جیمز وب با قابلیت های حساس فروسرخ خود، اکنون در حال پیشرفت در بررسی سحابی خرچنگ است. محققان از قابلیت های طیفی ابزار مادون قرمز میانی برای بررسی خطوط انتشار نیکل و آهن استفاده کردند که در نتیجه تخمین قابل اعتمادتری از نسبت فراوانی نیکل به آهن به دست آمد. آنها دریافتند که این درصد در مقایسه با خورشید همچنان بالا است، اما بسیار کمتر از برآوردهای قبلی است.

مقادیر تخمین زده شده با به دام انداختن الکترون سازگار است، اما انفجار در یک هسته فلزی در یک ستاره کم جرم مشابه را رد نمی کند. انتظار می‌رود انفجارهای پرانرژی‌تر ستارگان پرجرم‌تر، انبوهی را نزدیک‌تر به خورشید ایجاد کند. برای تمایز بین این دو احتمال، تحقیقات مشاهده ای و نظری بیشتری مورد نیاز است.

مارتین لامینگ، محقق آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی دریایی آمریکا (NRL) و یکی از اعضای این گروه تحقیقاتی گفت: داده های طیف سنجی جیمز وب در حال حاضر دو ناحیه کوچک از سحابی خرچنگ را پوشش می دهد. بنابراین، مطالعه مقدار بیشتری از بقایا و شناسایی هرگونه تغییرات فضایی مهم است. جالب است که ببینیم آیا می توانیم خطوط انتشار عناصر دیگری مانند کبالت یا ژرمانیوم را تشخیص دهیم.

این تلسکوپ علاوه بر استخراج داده‌های طیفی از دو ناحیه کوچک درونی سحابی خرچنگ برای اندازه‌گیری فراوانی، محیط وسیع‌تری را برای درک جزئیات انتشار سینکروترون و توزیع غبار مشاهده کرد.

تصاویر و داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط ابزار MI به محققان این امکان را می‌دهد تا برای اولین بار انتشار غبار درون سحابی خرچنگ را با وضوح بالا ببینند و نقشه‌برداری کنند. این تیم با تهیه نقشه انتشار غبار داغ با کمک جیمز وب و حتی ترکیب آن با داده های رصدخانه فضایی هرشل بر روی دانه های گرد و غبار سرد، تصویر کاملی از توزیع گرد و غبار ایجاد کرد. رشته های بیرونی حاوی گرد و غبار نسبتا داغتری هستند. در حالی که دانه های سرد بیشتر در نزدیکی مرکز وجود دارند.

ناتان اسمیت، محقق رصدخانه استوارد در دانشگاه آریزونا و یکی از محققان این پروژه گفت: «جالب است که گرد و غبار را در کجای خرچنگ می‌بینید». زیرا با سایر بقایای ابرنواختر مانند Cassiopeia A و SN 1987A متفاوت است. در این اجسام، غبار در مرکز قرار دارد، اما در سحابی خرچنگ، غبار در رشته های متراکم در پوسته بیرونی یافت می شود. سحابی خرچنگ از یک سنت در نجوم پیروی می کند. سنت این است که نزدیک ترین، درخشان ترین، بهترین چیزهایی که مورد مطالعه قرار گرفته اند، عجیب ترین هستند.

این تحقیق در مجله Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.

ویدئوی زیر اجزای اصلی تشکیل دهنده سحابی خرچنگ را که توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب دیده می شود نشان می دهد.