کشف ستاره‌های جدید با سرعت فوق‌العاده بالا در کهکشان راه شیری

پژوهشگران «مرکز اخترفیزیک هاروارد اسمیتسونین»، از کشف ستاره های جدیدی خبر داده اند که با سرعت فوق العاده بالا در کهکشان راه شیری حرکت می کنند.

به گزارش ایسنا به نقل از اسپیس، شش ستاره جدید فوق العاده سریع کشف شده اند که در حال مسابقه دادن در کهکشان راه شیری هستند. دو ستاره که سرعت آن ها بیشتر است و با نام های« J۰۹۲۷» و« J۱۲۳۵» شناخته می شوند ، سریع تر از هر جرم دیگری از این نوع که تا به حال دیده شده است، حرکت می کنند.

پژوهش های جدید نشان می‌دهند که این ستاره های رکوردشکن به ترتیب با سرعت باورنکردنی ۲۲۸۵ کیلومتر در ثانیه و ۱۶۹۴ کیلومتر در ثانیه حرکت می کنند. ستاره J۰۹۲۷، بیشترین سرعت گردش به دور خورشید را دارد که تابحال دیده شده است؛ به طوری که اگر یک جسم زمینی باشد، می تواند بین نیویورک و می سی سی پی در کمتر از یک ثانیه حرکت کند. یک جسم با این سرعت میتواند تنها در یک ساعت، ۶۹۴ بار دور زمین بچرخد.

چهار ستاره دیگر نیز در بخش سرعت تنبل نیستند و همگی با سرعت بیش از ۱۰۰۰ کیلومتر در ثانیه حرکت می کنند. این ستاره ها با چنان سرعتی در کهکشان راه شیری حرکت می کنند که سرعت لازم را برای فرار از تأثیر گرانشی کهکشان ما دارند. این سرعت با نام «سرعت گریز» (Escape velocity) نیز شناخته می شود.

«کریم البدری» (Kareem El- Badry)، پژوهشگر «مرکز اخترفیزیک هاروارد اسمیتسونین» (CFA) و سرپرست این پروژه گفت: این ستارگان خارق العاده هستند زیرا بسیار سریعتر از ستاره های عادی کهکشان راه شیری حرکت می کنند. از آنجا که سرعت آن ها از سرعت گریز کهکشانی بیشتر است، بزودی به فضای بین کهکشانی پرتاب خواهند شد. ما به دنبال اجرامی از این دست بودیم و امید داشتیم که وجود داشته باشند اما ویژگی های آنها با آنچه ما انتظار داشتیم، متفاوت بود.

این گروه پژوهشی معتقد هستند که سرعت باورنکردنی این چهار ستاره میتواند نتیجه پرتاب آنها توسط یک پدیده کیهانی ویژه به نام «ابرنواختر نوع یکم ای» (Type Ia supernova) باشد. البدری گفت که دمای سطح فوق العاده بالای این ستاره ها ، گروه را شگفت زده کرد. او افزود: آن ها بسیار داغ تر از ستاره های معمولی هستند و این می تواند به خاطر تاریخ شکل گیری غیرمعمول آن ها باشد که با انفجار یک ابرنواختر درست در کنار آنها همراه بوده است.

ابرنواخترهای نوع یکم ای، در منظومه های دوتایی شامل کوتوله های سفید پدید می آیند و هنگام مرگ ستاره هایی مانند خورشید و با تغذیه کردن از مواد یک ستاره همراه تشکیل می شوند.

کوتوله های سفید  که« ستاره های تباهیده» یا «ستاره های منحط» (Degenerate matter) نیز نامیده می شوند، به طور باورنکردنی متراکم هستند و در نتیجه فروپاشی یک هسته ستاره ای بوجود آمده اند اما آن قدر پرجرم نیستند که بتوانند از «حد چاندراسخار» (Chandrasekhar limit) عبور کنند. حد چاندراسخار، جرمی است که یک ستاره هنگام مرگ برای ایجاد یک ابرنواختر عادی، یک ستاره نوترونی یا حتی یک سیاه چاله نیاز دارد.

وقتی مواد از ستاره روی سطح یک کوتوله سفید می افتند، باقیمانده ستاره جرم جمع می کند. این بدان معناست که فرآیند اهدای مواد ستاره ای میتواند جرم لازم برای عبور از حد چاندراسخار را به کوتوله سفید بدهد و در نتیجه، باعث ایجاد یک ابرنواختر نوع یکم ای شود. این پدیده ها نه تنها برخی از درخشان ترین رویدادهای جهان را تشکیل می دهند ، بلکه آن قدر یکنواخت هستند که ستاره شناسان از آنها به عنوان «شمع های استاندارد» یاد می کنند زیرا میتوانند آن ها را برای اندازه گیری فواصل کیهانی به کار ببرند.

اگرچه هر ابرنواختر، انرژی کافی را برای ایجاد ستاره های فراری آزاد می کند اما این گروه پژوهشی معتقد هستند که ممکن است برای شتاب دادن به این ستاره ها و رسیدن آن ها به وضعیت فوق سریع، به یک ابرنواختر خشن تر و قوی تر نیاز باشد. این پدیده های ویژه، «ادغام های خشونت آمیز مشتعل هلیوم» یا «انفجارهای دوگانه منحط پویا» نامیده میشوند که کوتاه شده آن ها«ابرنواخترهای D⁶» ‪(D⁶ supernovas)‬ است.

ابرنواخترهای D⁶ زمانی پدید می آیند که کوتوله های سفید، هلیوم را به جای هیدروژن از لایه های بیرونی ستاره همراه خود می گیرند. گمان میرود که ستاره همراه، کوتوله سفید دیگری باشد. بنابراین، میزان هلیوم دو برابر می شود. این امر، انفجار بزرگ دوم را به همراه دارد. بدین ترتیب، انفجار دوگانه شکل می گیرد که در نتیجه آن، کوتوله سفید همراه بعنوان یک ستاره فراری با سرعت زیاد پرتاب می شود.

البدری توضیح داد:ترکیب ستارگان فراری، بسیار غیرمعمول است. تقریبا همه ستاره های راه شیری دارای جوی هستند که عمدتاً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است ولی این اجرام اصلا هیدروژن یا هلیوم ندارند و بیشتر از کربن و اکسیژن تشکیل شده اند.

این امر نشان می دهد که ستارگان فراری، ستاره های کوتوله سفید منحط هستند و بیشتر از این ایده حمایت می کند که آن ها با سرعت بسیار زیاد توسط یک ابرنواختر D⁶ منفجر شده اند.

البدری و همکارانش از خروجی نور شمع های استاندارد نوع یکم ای، برای محاسبه سرعت پرتاب ستاره های فراری استفاده کردند. آن ها دریافتند که سرعت ایجاد ستاره های پرسرعت، با سرعت حرکت ابرنواخترهای نوع یکم ای مطابقت دارد و این نشان می دهد که بسیاری از این رویدادها می توانند انفجارهای D⁶ باشند.

این موضوع باعث شد آنها به این نتیجه برسند که جمعیت بسیار زیادی از ستاره های فوق سریع در جهان هستند که ستاره شناسان هنوز آنها را کشف نکرده اند.

اگرچه این ستاره های جدید در کهکشان راه شیری کشف شده اند اما همگی روزی با سرعتی بیش از ۱۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه از کهکشان ما خارج خواهند شد که سرعت گریز آنها را به حدود ۵۵۰ کیلومتر در ثانیه می رساند. پژوهشگران معتقد هستند آنها اولین ستاره هایی نیستند که توسط کهکشان راه شیری به فضا پرتاب می شوند.

پژوهشگران در مقاله خود نوشتند:اگر بخش قابل توجهی از ابرنواخترهای نوع یکم ای، ستاره D⁶ را تولید کنند، کهکشان احتمالا بیش از ۱۰ میلیون تعداد از آنها را به فضای بین کهکشانی پرتاب کرده است.

البته، این یک بازی جوانمردانه است و پژوهشگران معتقدند همانطور که کهکشان ما ستاره های پرسرعت را به سمت همسایگان خود پرتاب کرده است، کهکشان های دیگر نیز ستاره هایی با سرعت فوق العاده را به سمت ما پرتاب می کنند. این بدان معناست که احتمالا تعداد زيادي از ستاره های کم نور فراری وجود دارند که از کهکشان های گروه محلی راه شیری پرتاب شده اند.

این پژوهش، در «Open Journal of Astrophysics» به چاپ رسید.