رصد انفجار ابرنواختر باستانی با تلسکوپ جیمز وب

مقدمه

تلسکوپ فضایی جیمز وب (James Webb Space Telescope) بار دیگر مرزهای دانش اختروشیمی و کیهان‌شناسی را جابه‌جا کرده است. گروهی از اخترشناسان موفق شده‌اند یکی از دورترین ابرنواخترهای (supernova) شناخته‌شده را رصد کنند؛ انفجاری که نور آن بیش از ۱۲.۵ میلیارد سال پیش منتشر شده و اکنون به ما رسیده است. نکته شگفت‌انگیز آن است که این انفجار تنها چند روز پس از وقوع، در چارچوب زمانی خودش، مشاهده شده است.

ابرنواختر AT 2026abck چیست؟

این ابرنواختر که AT 2026abck نام‌گذاری شده، به زمانی بازمی‌گردد که کیهان تنها حدود ۱.۱۵ میلیارد سال از عمرش گذشته بود؛ یعنی کمتر از یک‌دهم سن کنونی کیهان. در آن دوران، کیهان مملو از ستارگان پرجرمی بود که یکی پس از دیگری متولد می‌شدند و عمر کوتاه اما پرشکوهی داشتند. ستاره‌ای که منفجر شده، جرمی بسیار بیشتر از خورشید داشته و در انفجاری خشونت‌بار، نور خود را در سراسر کیهان پراکنده است.

به گفته پژوهشگران، درخشندگی این ابرنواختر در اوج خود حدود ۸ میلیارد برابر خورشید بوده است؛ تقریباً به اندازه کل کهکشان راه شیری. در طول این انفجار، انرژی‌ای آزاد شده که خورشید برای تابش آن به حدود ۲ میلیارد سال زمان نیاز دارد.

چگونه چنین انفجاری رصد می‌شود؟

رصد چنین رویداد دوردستی کار ساده‌ای نیست. تلسکوپ جیمز وب در قالب برنامه‌ای به نام NEXUS Treasury، به‌طور متناوب بخش‌های کوچکی از آسمان را برای یافتن انفجارهای باستانی جست‌وجو می‌کند. این تلسکوپ پیش‌تر کهکشان میزبان این ابرنواختر را در سال‌های گذشته رصد کرده بود و سرانجام در ۷ اوت امسال موفق به مشاهده خود انفجار شد.

نکته مهم آن است که این کشف بدون کمک پدیده‌ای به نام همگرایی گرانشی (gravitational lensing) انجام شده است. همگرایی گرانشی که اینشتین آن را پیش‌بینی کرده بود، زمانی رخ می‌دهد که گرانش یک جسم پرجرم در فضا، نور اجرام پشت سر خود را خمیده و بزرگ‌نمایی می‌کند. بیشتر ابرنواخترهای بسیار دور با کمک خوشه‌های کهکشانی پیش‌زمینه به‌عنوان ذره‌بین طبیعی کشف شده‌اند، اما این یکی بدون چنین کمکی رصد شده است.

کهکشان میزبان و ویژگی‌های آن

کهکشان میزبان این ابرنواختر با نام ID101411 شناخته می‌شود و جرمی حدود ۶.۳ میلیارد برابر خورشید دارد. این کهکشان ستارگان جدید را با سرعتی بیش از ده برابر کهکشان راه شیری تولید می‌کند. مانند دیگر کهکشان‌های نخستین، ID101411 از نظر فلزات (عناصر سنگین‌تر از هیدروژن و هلیوم) فقیر است؛ زیرا هنوز زمان کافی برای تولید این عناصر در کوره‌های ستارگان پرجرم و انفجارهای مرگبار آن‌ها سپری نشده بود.

کندی زمان در کیهان در حال انبساط

یکی از شگفت‌انگیزترین جنبه‌های این کشف، تأثیر انبساط کیهان بر زمان است. تلسکوپ جیمز وب پیش‌تر در ۲۸ مه ۲۰۲۶ این کهکشان را رصد کرده و در آن زمان خبری از انفجار نبود. اما در ۷ اوت، یعنی ۷۱ روز بعد از دید ناظر زمینی، انفجار مشاهده شد. جالب آنکه در چارچوب زمانی خود ابرنواختر، تنها حدود ۱۲ روز گذشته بود.

این پدیده نشان می‌دهد که انبساط کیهان فقط فضا را کش نمی‌آورد، بلکه از دید ما زمان را نیز کند می‌کند. به گفته پژوهشگران، هر تغییری که در ابرنواختر یک هفته طول بکشد، از دید ما حدود شش هفته به طول می‌انجامد. این اثر که به «کندی زمانی کیهان‌شناختی» معروف است، یکی از تأییدات مهم نظریه مه‌بانگ و انبساط کیهان است.

ابرنواختر فوق‌درخشان یا فروپاشی هسته؟

پرسش مهمی که هنوز پاسخ قطعی نیافته، ماهیت این انفجار است. ابرنواخترهای معمولی از نوع فروپاشی هسته (core collapse) زمانی رخ می‌دهند که ستاره‌ای با جرم حدود ۸ تا ۵۰ برابر خورشید، سوخت هسته‌ای خود را تمام کرده و هسته‌اش به‌سرعت فرو می‌ریزد. اما این انفجار ممکن است از نوع نادر و بسیار قدرتمندتری به نام ابرنواختر فوق‌درخشان (superluminous supernova) باشد. این نوع انفجارها ده‌ها یا صدها برابر انرژی بیشتری نسبت به ابرنواخترهای معمولی آزاد می‌کنند.

اگر این انفجار همچنان داغ‌تر شود یا شروع به سرد شدن کند، می‌تواند سرنخ‌هایی درباره محیط اطراف و علت اصلی آن به دست دهد. پژوهشگران تأکید کرده‌اند که تفسیر فعلی مقدماتی است و رصدهای بعدی اطلاعات بیشتری درباره ماهیت دقیق این انفجار ارائه خواهد داد.

چرا این کشف اهمیت دارد؟

این کشف از چند جهت حائز اهمیت است. نخست، مطالعه ابرنواخترهای دور به ما کمک می‌کند تا تاریخچه شیمیایی کیهان را بازسازی کنیم. عناصر سنگینی که امروز در بدن ما و در سیارات وجود دارند، در انفجارهای ستارگان نخستین ساخته شده‌اند. دوم، رصد چنین رویدادهایی در فواصل دور، آزمون‌های دقیقی برای نظریه‌های کیهان‌شناسی فراهم می‌کند. سوم، این کشف نشان می‌دهد که تلسکوپ جیمز وب توانایی رصد انفجارهای باستانی را بدون نیاز به همگرایی گرانشی دارد؛ دستاوردی که می‌تواند در آینده به کشف ابرنواخترهای حتی دورتر منجر شود.

آینده پژوهش

گروه پژوهشی قصد دارد با رصدهای پیگیرانه، منحنی نور این ابرنواختر را ترسیم کند و مشخص کند که آیا از نوع فوق‌درخشان است یا نه. همچنین بررسی کهکشان میزبان و مقایسه آن با دیگر کهکشان‌های نخستین می‌تواند به درک بهتر فرایند شکل‌گیری ستارگان در کیهان اولیه کمک کند. هرچند این یافته‌ها هنوز داوری علمی نشده‌اند، اما بدون شک گامی مهم در جهت شناخت کیهان جوان به شمار می‌روند.