به گزارش سایت توژال. ستارگان پرجرم، تقریباً هشت برابر جرم خورشید، در پایان عمر خود به صورت ابرنواختر منفجر می شوند. انفجارهایی که یک سیاهچاله یا ستاره نوترونی را پشت سر می گذارند چنان پرانرژی هستند که می توانند ماه ها از کهکشان های میزبان خود پیشی بگیرند.

اما به نظر می رسد که ستاره شناسان اخیراً ستاره ای عظیم را مشاهده کرده اند که از مرحله انفجار رد شده و مستقیماً به سیاه چاله تبدیل شده است.

ستارگان همیشه نیروی همجوشی خارجی را با نیروی گرانشی داخلی متعادل می کنند. هنگامی که یک ستاره پرجرم وارد مراحل نهایی تکامل می شود، شروع به تمام شدن هیدروژن می کند و همجوشی آن ضعیف می شود. بنابراین، نیروی خارجی حاصل از همجوشی آن دیگر قادر به مقابله با گرانش قوی ستاره نیست و ستاره در خود فرو می ریزد.

نتیجه این رویداد یک انفجار ابرنواختری است. یک رویداد فاجعه آمیز ستاره را نابود می کند و یک سیاهچاله یا ستاره نوترونی را پشت سر می گذارد.

با این حال، به نظر می رسد که گاهی ستارگان از تبدیل شدن به ابرنواختر شکست می خورند و در عوض مستقیماً در سیاهچاله ها فرو می ریزند.

تحقیقات جدید نشان می دهد که چگونه یک ستاره غول پیکر و فاقد هیدروژن در کهکشان آندرومدا (M31) نتوانست به یک ابرنواختر منفجر شود.

کیشالای دی، محقق فوق دکتری در موسسه اخترفیزیک کاولی و گروه تحقیقات فضایی MIT، در حال بررسی ناپدید شدن این ستاره عظیم در کهکشان M31 و تولد ناگهانی یک سیاهچاله است.

این نوع ابرنواخترها «ابرنواخترهای فروپاشی هسته» نامیده می شوند که با نام «نوع دوم» نیز شناخته می شوند. آنها نسبتاً نادر هستند و تقریباً هر صد سال یک بار در کهکشان راه شیری رخ می دهند.

دانشمندان به ابرنواخترها علاقه مند هستند زیرا آنها مسئول تشکیل بسیاری از عناصر سنگین هستند و امواج ضربه ای آنها می تواند منجر به تشکیل ستارگان شود. آنها همچنین پرتوهای کیهانی ایجاد می کنند که می تواند به زمین برسد.

این تحقیق جدید نشان می دهد که ما ممکن است ابرنواخترها را آنطور که فکر می کردیم درک نکنیم.

ستاره مورد بحث در این مقاله “M31-2014-DS1” نام دارد. در سال 2014، ستاره شناسان متوجه درخشندگی آن در طیف مادون قرمز میانی شدند. روشنایی آن برای هزار روز ثابت بود. سپس او به طور ناگهانی برای هزار روز دیگر بین سال های 2016 و 2019 ناپدید شد.

اگرچه این ستاره یک ستاره متغیر است، اما نمی تواند این نوسانات و تغییرات ناگهانی را توضیح دهد. این ستاره در سال 2023 حتی از طریق رصدهای عمیق نوری و مادون قرمز نزدیک کشف نشد.

محققان می گویند که این ستاره با جرم اولیه حدود 20 جرم ستاره متولد شد و با جرم 6.7 ستاره به مرحله نهایی احتراق هسته ای خود رسید.

جرم ستاره ای اصطلاحی است که در نجوم برای توصیف جرم یک ستاره استفاده می شود. این اصطلاح به جرم خورشید و مقایسه آن اشاره دارد که به صورت درصدی از جرم خورشید محاسبه می شود.

مشاهدات ستاره شناسان نشان می دهد که این ستاره توسط پوسته غباری که اخیراً به بیرون پرتاب شده است احاطه شده است که مطابق با یک انفجار ابرنواختری است، اما هیچ مدرکی دال بر انفجار فوتونیک وجود ندارد.

محققان می گویند محو شدن چشمگیر و مداوم M31-2014-DS1 یک رویداد استثنایی در چشم انداز متنوعی از ستارگان عظیم و در حال تکامل است. کم نور شدن ناگهانی M31-2014-DS1 نشان دهنده توقف فرسودگی هسته ای با پس لرزه ای است که نمی تواند بر مواد در حال سقوط غلبه کند.

انفجار ابرنواختر آنقدر قوی است که مواد در حال سقوط را کاملاً غرق می کند.

محققان توضیح دادند که بدون هیچ مدرکی دال بر شعله، مشاهدات M31-2014-DS1 نشانه هایی از یک ستاره نوترونی شکست خورده را نشان می دهد که منجر به فروپاشی هسته ستاره شده است.

چه چیزی مانع از انفجار یک ستاره به عنوان یک ابرنواختر می شود، حتی اگر جرم مناسبی برای انفجار داشته باشد؟

ابرنواخترها رویدادهای پیچیده ای هستند. چگالی درون هسته فروپاشیده آنقدر زیاد است که الکترون ها مجبور می شوند با پروتون ها ترکیب شوند و نوترون ها و نوترینوها را تشکیل دهند. این فرآیند “هیپنوتیزم” نامیده می شود و انفجار قدرتمندی از نوترینوها را تولید می کند که حدود 10 درصد از انرژی جرمی باقی مانده ستاره را حمل می کند. این انفجار شوک نوترینو نامیده می شود.

نوترینوها نام خود را از این واقعیت گرفته اند که از نظر الکتریکی خنثی هستند و به ندرت با ماده معمولی تعامل دارند. در هر ثانیه حدود 400 میلیارد نوترینو از خورشید ما به هر فرد روی زمین می رسد.

اما در هسته متراکم یک ستاره، چگالی نوترینوها آنقدر زیاد است که برخی از آنها انرژی خود را به مواد ستاره ای اطراف می ریزند. این ماده را گرم می کند و موج ضربه ای ایجاد می کند.

شوک نوترینو همیشه متوقف می شود، اما گاهی دوباره زنده می شود. هنگامی که دوباره تولید می شود، انفجاری را ایجاد می کند که لایه بیرونی ابرنواختر را منفجر می کند. اگر دوباره پر نشود، موج ضربه ای از کار می افتد و ستاره فرو می ریزد و سیاهچاله ای را تشکیل می دهد.

داستان این است که شوک نوترینو در ستاره M31-2014-DS1 احیا نشده است.

محققان توانستند مقدار ماده پرتاب شده توسط ستاره را محاسبه کنند که بسیار کمتر از آن چیزی است که یک ابرنواختر به بیرون پرتاب می کند.

این بدان معنی است که بیشتر مواد ستاره ای (معادل 5 برابر جرم خورشید) در هسته ستاره فرو می رود و از حداکثر جرم ستاره نوترونی فراتر می رود و سیاهچاله را تشکیل می دهد.

در نتیجه حدود 98 درصد از جرم این ستاره فروریخت و سیاهچاله ای با جرم حدود 6.5 خورشید تشکیل شد.

M31-2014-DS1 تنها ابرنواختر ناموفق کشف شده توسط ستاره شناسان نیست. تمایز بین آنها دشوار است زیرا آنها با آنچه اتفاق نمی افتد مشخص می شوند، نه آنچه اتفاق می افتد.

از دست دادن یک ابرنواختر سخت است زیرا بسیار درخشان است و به طور ناگهانی در آسمان ظاهر می شود. ستاره شناسان باستان حتی بسیاری از آنها را ثبت کرده اند.

در سال 2009، اخترشناسان تنها ابرنواختر ناموفق دیگری را که تا کنون کشف شده بود، شناسایی کردند، یک ستاره غول سرخ در کهکشان NGC 6946 به نام N6946-BH1 که جرمی حدود 25 جرم خورشیدی داشت.

پس از ناپدید شدن از دید، ستاره تنها درخشش مادون قرمز ضعیفی از خود به جای گذاشت. در سال 2009، درخشندگی آن به یک میلیون درخشندگی خورشیدی افزایش یافت، اما تا سال 2015 در طیف نور مرئی ناپدید شد.

این بررسی با استفاده از تلسکوپ بزرگ 27 کهکشان مجاور را بررسی کرد و به دنبال ستاره های عظیم ناپدید شد. نتایج نشان داد که بین 20 تا 30 درصد از ستارگان پرجرم می توانند به عنوان ابرنواخترهای شکست خورده به زندگی خود پایان دهند. با این حال، ستاره های M31-2014-DS1 و N6946-BH1 تنها مشاهدات تایید شده این کلاس هستند.