دانشمندان راز مگنت‌اخترها را کشف کردند

با اینکه دانشمندان هنوز نمی‌دانند مگنتارها دقیقا چگونه شکل می‌گیرند، بر اساس مقاله‌ای که ۱۷ اوت در مجله «ساینس» منتشر شد، ممکن است یک ستاره‌ منحصربه‌فرد و سرشار از هلیوم که در فاصله سه هزار سال نوری از ما قرار دارد، درباره خاستگاه مگنتارها پاسخ‌هایی برای ما داشته باشد.

به گزارش ایتنا و به نقل از ایندیپندنت، محققان می‌گویند رفتار گیج‌کننده این ستاره را نمی‌توان با مدل‌های رایج و متداول توضیح داد. اما میدان‌ مغناطیسی آن به‌قدری قوی است که به گفته دانشمندان، این ستاره مغناطیسی‌ترین ستاره‌ای است که تاکنون ثبت شده است.

این کشف جدید، حتی موجب شد که دانشمندان درباره این گونه از ستارگان تعریف جدید ارائه دهند: «ستاره هلیومی مغناطیسی عظیم».

دانشمندان بر این باورند که این ستاره روزی دچار فروپاشی خواهد شد و در یک انفجار ابرنواختری، رُمبش خواهد کرد و نتیجه این انفجار می‌تواند تولد یک مگنتار باشد؛ یعنی ستاره مرده‌ای که نیروی مغناطیسی آن میلیاردها برابر قوی‌تر از ستاره کنونی است.

این یافته به نوعی پاسخی به این پرسش است که مگنتارها چگونه تشکیل می‌شوند. نویسندگان این مقاله یادآور می‌شوند که ممکن است برای تولد یک مگنتار روش‌های دیگری نیز وجود داشته باشد. اما به هر حال، این یافته گام بزرگی رو به جلو در کشف اسرار مگنتارها به شمار می‌رود. چرا که خاستگاه مگنتارها دهه‌ها است که دانشمندان را سردرگم کرده است.

رازهای یک ستاره مغناطیسی

ستاره عظیم هلیوم مغناطیسی که محور اصلی این مقاله جدید است، بخشی از یک منظومه ستاره دوتایی به نام اچ‌دی‌۴۵۱۶۶ است. ستاره غالب یا اولیه این منظومه ستاره‌ای است که تومر شنار، نویسنده اصلی این مقاله، ستاره‌شناس دانشگاه آمستردام در هلند، از مدت‌ها پیش با آن سروکار دارد.

او درباره این ستاره می‌گوید که دانشمندان به جز این یک مورد، هرگز واقعا‌ آن‌ها را مشاهده نکرده‌اند، چرا که تشخیصشان بسیار دشوار است. شنار این ستاره را «حیوان خانگی» خود می‌نامد، حال آنکه جولیا بودن‌شتاینر، همکار او و یکی از نویسندگان این مقاله، به شوخی آن را «ستاره زامبی» می‌نامد؛ چرا که «تومر را به یک زامبی تبدیل می‌کند».

این ستاره شبیه یک ستاره «ولف‌‌ــ‌رایه» است؛ مرحله‌ای که ستارگان بسیار پرجرم پیش از فروپاشی و تبدیل به ستاره‌های نوترونی یا سیاهچاله‌ها، از آن عبور می‌کنند. اما واقعیت این است که جرم این ستاره بسیار کمتر از یک ستاره ولف‌ــ‌رایه معمولی است.

شنار به سی‌ان‌ان می‌گوید این جرم آسمانی اساسا مدل‌ها و نظریات دانشمندان را به چالش می‌کشد. او با خود اندیشید که ممکن است همه‌چیز زیر سر میدان‌های مغناطیسی باشد و میدان‌های مغناطیسی می‌توانند این مسئله را توضیح دهند که چرا این ستاره شبیه به ستارگان ولف‌ــ‌رایه به نظر می‌رسد اما در عین حال، جرمش به‌مراتب کمتر از این نوع ستارگان است.

 

نخست حتی خود شنار هم این توضیح را باور نکرد. او می‌گوید اوایل کار متقاعد کردن همکاران پژوهشی‌اش کار آسانی نبود اما شواهد به‌قدری قانع‌کننده بودند که شنار و همکارانش توانستند به ابزارهای نجومی از جمله تلسکوپ کانادا‌ــ‌فرانسه‌ــ‌هاوایی واقع در هاوایی که می‌تواند میدان‌های مغناطیسی را شناسایی و اندازه‌گیری کند، دسترسی پیدا کنند. نتایج حیرت‌انگیز بودند.

بررسی‌ها و رصدهای دانشمندان نشان دادند که میدان مغناطیسی این ستاره ۴۳ هزار گاوس یعنی به طرز وحشتناکی بیشتر از میدان مغناطیسی زمین است. میدان مغناطیسی زمین که قطب‌نماها با آن کار می‌کنند و پرندگان نیز به کمک آن مسیرشان را می‌یابند تنها ۰.۵ گاوس است. پژوهشگران بر این باورند که میدان مغناطیسی این ستاره از ادغام آن با ستاره دیگری به وجود آمده است. بر اساس این مطالعه، منظومه دوستاره‌ای ذکرشده پیش از این شامل سه ستاره بود و یکی از این این ستارگان ستاره همراهش را بلعیده و یک هسته با مغناطیس بسیار قوی تشکیل داده است.

از ابرنواختر تا مگنتار

پژوهشگران بر این باورند که این ستاره عظیم هلیوم مغناطیسی در حدود یک میلیون سال دیگر فرو می‌پاشد و پس از رُمبش، به یک ابرنواختر تبدیل می‌شود. این انفجار در ادامه، یک ستاره نوترونی ایجاد می‌کند. ستاره نوترونی زمانی تشکیل می‌شود که پروتون‌ها و الکترون‌ها در مرکز ستاره دچار رمبش و فروپاشی می‌شوند و نوترون‌ تشکیل می‌دهند که اساسا بقایای مرده یک ستاره پرجرم و درخشان در حال سوختن محسوب می‌شود.

دانشمندان پیش از این می‌دانستند که حدود ۱۰ درصد از ستاره‌های نوترونی مگنتار نیز به شمار می‌روند اما از سازوکار آن اطلاعی نداشتند.

پاسخ این است که این کار یک ادغام فوق‌العاده در مقیاس کیهانی است: ستاره‌ای که در اثر ادغام با ستاره‌ای دیگر یک هسته‌ به‌شدت مغناطیسی را تشکیل می‌دهد، می‌تواند بعدا به شکل یک ستاره نوترونی با تمام ویژگی‌های یک مگنتار دچار فروپاشی و رُمبش شود. شنار می‌گوید حداقلش این است که این یک پاسخ است. او می‌گوید اینک پرسش این است که آیا این یک روش شکل‌گیری غالب است یا فقط یکی از راه‌های شکل‌گیری است که ممکن است رایج‌ترین راه نباشد؟ او می‌افزاید: «اما خب، این مطمئنا یک راه جدید است.»

دکتر هارشا بلومر، پژوهشگر در دانشگاه ویرجینیای غربی که خود در تالیف این مقاله شرکت نداشت اما در عین حال، تحقیقات گسترده‌ای در مورد مگنتارها انجام داده است، این مقاله را «جذاب انکارناپذیر» می‌نامد و می‌گوید که این یافته‌ها با برخی پژوهش‌های خود او که نشان می‌دهند ستاره‌های ولف‌ــ‌رایه ممکن است اجداد مگنتارها باشند، سازگاری دارد.

او یک نظریه دیگر در خصوص تشکیل مگنتارها را نیز در نظرمی‌گیرد. مدلی که «مدل مگنتار» نامیده می‌شود و بر اساس آن، «حرارت شدید و چرخش می‌تواند حرکات همرفتی را در هسته ستاره نوترونی ایجاد کند که به نوبه خود می‌تواند از طریق عمل دینام، میدان‌های مغناطیسی قدرتمندی را ایجاد کند.» این همان روشی است که زمین بنا به تصور دانشمندان، میدان مغناطیسی‌اش را به دست آورد. او می‌افزاید: «توجه به این نکته مهم است که هیچ یک از این نظریات ناقض یکدیگر نیستند.»

خاستگاه مگنتار را هرگز به طور قطعی نخواهیم شناخت

بدیهی است که دانشمندان نمی‌توانند شکل‌گیری این مگنتار عجیب و غریب را مشاهده کنند چرا که این ستاره عظیم هلیوم مغناطیسی هنوز حدود یک میلیون سال تا زمان فروپاشی فاصله دارد. شنار می‌گوید که ابزارهای نجوم کنونی به اخترشناسان این امکان را می‌دهند که هر شب صدها یا حتی هزاران ابرنواختر را رصد کنند. اما این انفجارها به‌قدری در دورست‌‌های گیتی رخ می‌دهند که تعیین دقیق اینکه این ابرنواخترها دقیقا چه چیزی از خود به جای می‌گذارند از فاصله میلیون‌ها و حتی میلیاردها سال نوری بسیار دشوار است.

به گفته شنار، بهترین حالت، مشاهده شکل‌گیری یک مگنتار در کهکشان خودمان است. اما مسئله این است که به طور میانگین هر ۱۰۰ سال تنها یک ابرنواختر در نزدیکی ما وجود دارد و حتی پس از آن نیز هنوز فقط ۱۰ درصد احتمال دارد که حاصل یک ستاره نوترونی باشد که در عین حال مگنتار نیز به شمار برود.

شنار به شوخی می‌گوید: «اگر هزار سال زندگی کنیم، احتمالا یکی از آن‌ها را خواهیم دید.» با این حال، پژوهشگران می‌گویند می‌توانند تقریبا بااطمینان بگویند که از نحوه تشکیل این نوع از ستارگان رمزگشایی کرده‌‌اند. شنار می‌گوید در حالی که این یک «سناریو کاملا فانتزی و جذاب» است، احتمالا در سراسر گیتی پهناور ما عجیب و غیرمعمول نیست.

بلومر نیز می‌افزاید که هنوز باید کارهای مهیج بسیاری روی مگنتارها انجام شود و هر پیشرفتی در این زمینه به ارائه تصویری کلی از کیهان کمک خواهد کرد. او می‌گوید: «بررسی مگنتارها می‌تواند شناخت بهتری از رفتار ماده تحت اثر میدان‌های مغناطیسی شدید در اختیار ما بگذارد و به ما کمک کند تا ویژگی‌های بنیادین ستاره‌های نوترونی، روند تکامل آن‌ها و حتی منابع امواج گرانشی احتمالی را درک کنیم.»

به گفته او، مگنتارها معماهای کیهانی به شمار می‌روند که باید حل شوند.