ابر نو اخترها مدور نیستند

راهکار این است که بدانیم چی به چیه؟ اخیراً این موضوع در مطالعه‌ی ابرنواختر و موضوع بسیار وابسته به آن یعنی انفجار پرتو‌های گاما‌ی کیهانی به وجود ‌آمده‌است که هر دو رخداد از انفجار ستارگان عظیم به‌وجود می‌آیند.

مطالعه بر روی ابرنواخترها به حدود یک قرن می‌رسد و در بیشتر این دوران دانشمندان اخترفیزیک فرض را به این گذاشتند که تا زمانی که مدرک محکمی برای ردکردن ابرنواختر ندارند آنها را کروی فرض کنند (اگرچه کارکردن به‌طور صحیح با مدل‌های کروی ابرنواختر آزمایش‌ها را سخت کرد). فقط در چند سال گذشته این فکر به‌وجود آمد که شاید این فرضیه اساساً غلط باشد (به نظر می‌رسد ابرنواخترها نه به‌عنوان توپهایی منبسط شده‌ بلکه به‌عنوان فوران‌های غیر متعادل ناگهانی هستند). یافته‌ای که مشکلات و گرفتاریهای زیادی دارد.

مطالعات بر روی انفجارهای پرتوی گاما جدیدتر است. این اتفاقهای مبهم برای چندین دهه شناخته شده بودند اما این موضوع در سال ۱۹۹۷ با کشف زوال و ناپایداری در پستاب اشعه‌یX ، رادیو و نورهای مریی مورد توجه قرارگرفت. این پستاب‌ها به انفجارها اجازه دادندکه برای اولین بار دقیقاً مستقر شوند. آنها دارای قدرت شگفت‌انگیزی هستند

که میلیاردها سال نوری از ما فاصله دارند و به مناطق تشکیل ستاره‌های فعال، ستاره‌های عظیم و شاید ابرنواخترها وابسته هستند.

در همین سالها مطالعه بر روی انفجارهای پرتوی گاما پیشینه ابرنواختر را تکرار کرده‌ است. اولین مدل‌ها به صورت کروی متقارن بودند. اما مطالعات بیشتر جریان موازی (متعادل) انرژی را نشان داد (فوران‌های بسیار سریع).  در نتیجه رابطه فوران‌ها در ابرنواختر و انفجار پرتو گاما یکسان شناخته شد. این موضوع از بحث‌های داغ روز شده ‌است.

مدل‌سازی ابرنواختر

متخصصان اختر فیزیک که مدل‌هایی از ساختار ستاره‌ای را ساختند تصور می‌‌کردند ستاره‌ها گرد و دایره‌ای شکل هستند. البته این حدس کاملاً معقولانه بود، نه فقط به خاطر اینکه ما خورشید را دایره‌ای شکل می‌بینیم بلکه به خاطر گرانش درونی که می‌خواهد هر جرم بزرگی را به شکل کره درآورد. البته می‌دانیم که حتی برای یک ستاره تنها میدان‌های مکانیکی و مغناطیسی می‌توانند تقارن را بر هم زنند. خورشید مجدداً مثال خوبی است. سطح آن کاملاً گرد است اما بررسی‌های دقیق‌تر لکه‌های‌ خورشیدی، روشنایی‌های خیره کننده و نامنظم و ابر‌های کوچک و درخشان گاز را نشان می‌دهد،که همگی حرکتی مهم از تقارن کروی و راهنمایی به سوی ویژگی‌های کلیدی فیزیک خورشید هستند. ما همچنین از نظریه‌ی کروی متقارن بودن ساختار تاج خورشیدی هم گذشتیم.

بیشتر انواع ابرنواخترها با پایان یافتن زندگی ستاره‌های بزرگ و عظیم به وجود می‌آیند. هسته‌ی آهنی یک ستاره پیر ناگهان فروپاشی می‌کند و به یک جسم کوچک با چگالی بسیار زیاد تبدیل می‌شود. انرژی آزاد شده در این فروپاشی بقیه ستاره را با سرعتی در حدود هزاران کیلومتر در ثانیه به اطراف پرتاب می‌کندکه در این مورد تمام دانشمندان اخترفیزیک هم عقیده‌اند.

در هنگام اولین ابهام در مورد ماهیت ابرنواختر فیزیکدانان و دانشمندان اخترفیزیک فرض کردند که این فرآیند کروی شکل است. بدون این فرضیه بررسی جزئیات ابرنواخترها ممکن نبود. برای بیشتر بخش‌ها نیازی بر رد فرضیه نبود. برای مثال انتظار می‌رفت که ستاره‌های نوترونی از فروپاشی هسته‌ی ابرنواخترها سال‌ها پیش از آنکه کشف شوند به وجود آمده باشند. با شناختن اولین ستاره‌های نوترونی در فرم پالسارهای چرخنده سریع با میدان‌های مغناطیسی شدید این مسئله به وجودآمد که چگونه چرخش و مغناطیس قوی بر فروپاشی تأثیر می‌گذارد. این مشکل در بیشتر قسمت‌های فیزیک نوین خودنمایی می‌کند و حتی با کمک کامپیوتر‌های امروزی، فرضیه کروی متقارن حل نشده باقی می‌ماند.

اگر چه اخیراً مدارکی جمع‌آوری شده‌اند مبنی بر غیر کروی بودن ابرنواخترB .

تصاویر تلسکوپ فضایی هابل از ابرنواختر(A 1987) در ابرماژلانی بزرگ، حلقه‌هایی از گاز را که به وسیله ستاره‌های پیر در حدود ۲۰۰۰۰ سال پیش بیرون داده ‌شده بود را نشان داد. لازمه ستاره پیشرو(یا اطراف آن)، داشتن حداقل کمی نامتقارنی است. بعداً ثابت شد که بقایای انفجار حداقل در بخش فورانی و حلقوی است. پالسارها می‌خواهند که سرعت فضایی زیادی داشته باشند (به‌طور متوسط چند صد کیلومتر در ثانیه). این موضوع حاکی از آن است که آنها در هنگام تولد تا حدی پرتابی هستند که این نیاز به دگرگونی هم از نوع تقارن کروی و هم از نوع تقارن بالا _ پایین را دارد. هر کدام از این چیزها شناخته شده‌اند. حال سوال این است که آیا این‌ها فرعی هستند و اگر نه چگونه باید آنها را بررسی کنیم. این موضوع در پنج سال گذشته دستخوش تغییراتی شده است.

نور از میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی تشکیل شده است وآنها در هر فوتونی جهت خاصی دارند.هر پرتویی از نور ترکیبی از فوتونهایی با جهت های برابر است لذا غیر قطبی نامیده می‌شود امّا بعضی فرآیندها جهت خاصی را بیشتر مورد توجه قرار می‌‌دهند.یک نمونه از این فرآیندهاانعکاس نور تحت زاویه‌ی خاصی است.

وقتی که نور از بقایای منبسط شده یک ابرنواختر منتشر می‌شود اطلاعاتی را در مورد جهت لایه‌های منتشرشده به دست می‌آوریم.اگرابرنواختر کروی متقارن باشد همه‌ی جهت ها بایدیکسان ومساوی باشند بنا براین هیچ شبکه قطبی وجود ندارد.اگرپوسته گازی گرد نباشد یک شبکه قطبی قوی روی نور اثر خواهد گذاشت.

دیدن انفجار برای لحظه‌ای کوتاه وبه حد کافی نزدیک (که نمی‌توانیم با ابر نواختر خارج کهکشا نی  انجام دهیم)مشکل را حل کرده است.قطبیت قوی ترین ابزاری است که ما باید باآن شکل آن‌را تشخیص دهیم.روشی راکه استفاده می کنیم طیف نگار قطبی نا م دارد .این شیوه هم نوررابه رنگ های مرئی در طیف بین منتشرمی کند وهم شبکه جهت های میدان الکتریکی  رادرهرطول موج تعیین می کند.دراین شیوه هم شکل جامعی ازمناطق انتشارنوروهم شکل مناطق تشکیل شده ازعناصر شیمیائی خاص قابل تعیین هستند.چنانچه خواهیم گفت عناصر مختلف به شیوهای مختلف توزیع و پخش می‌شوند.

در سال ۱۹۹۴ برنامه‌ای را شروع کردیم تا بتوانیم طیف نگار قطبی ابر‌نواخترهایی را که از رصد‌خانه مک‌دنالد در تگزاس قابل رؤیت هستند را به دست آوریم.در آن زمان این راهی نامشخص بود با اطلاعات پراکنده‌ی زیاد.مشاهدات تلاش زیادی نیاز داشت.یکی از همکاران ما (ونگ)در یکی از شبهای زمستان ۱۰ ساعت روی تلسکوپ۱/۲ متری استراو وقت گذاشت تا بتواند سیگنال مفیدی به دست آورد.تفسیر و تبدیل اطلاعات وقت‌گیر بودوفوت‌و‌فن می‌خواست.بخشی از این به خاطر این بود که حداقل فاصله بین‌ستاره‌ای می‌تواندنشانه های قطبیتی ایجاد کند که در مورد ابرنواختر کاری نمی تواند انجام دهد .

اطلاعاتی جمع آوری می شدامّاماکمتر می دانستیم با آن چه کنیم.دلایل زیادی وجودداردکه چرانوریک ابرنواختر می تواندقطبی باشد؟ ابرنواخترمی تواند گرد نباشدیا می تواند گردباشد؟ اما منبع نوری خارج از مرکز داشته باشد یا جسم دیگری در مجاورت می تواند به طور نا متقارن پخش شده باشد.این اطلاعات کمکی نکردکه اولین ابرنواخترهائی که گروه ما بررسی می‌کرد(وآنهائی که به طور پراکنده ثبت شده بود.)به عنوان خاص وویژه طبقه بندی شوند.لذا ما نمی دانستیم که آیاجزئیات ویژه وخاصی رامی بینیم یا چیزی واقعا‍ً مهم را.

همان طور که داده‌ها انباشته می‌شدند این شک از بین می‌رفت و یک  چشم‌انداز شگفت‌انگیز آشکار می‌شد.با افزایش اطلاعات وآمار بهتر اولین روش کلیدی پیدا شد.در سال۱۹۹۶ فهمیدیم که اطلاعات دو بخش می‌شوند ابرنواختر نوعI  و ابرنواختر نوع II  .ابرنواخترنوع I (Ia) از انفجار کوتوله سفید پدیدار می شوند و طیف آنها نشان می دهد که یا غیرقطبی هستند یا قطبیت نا چیزی دارند.(بجزیک جفت استثنائی)درمقابل ابرنواخترII  (Ib,Ic  )که از فروپاشی هستندستاره های عظیم نشأ ت گرفته اند همگی قطبی هستند .این روش بدون وقفه ادامه پیدا کردو تاکنون استثنائی پیدانشده است هرفروپاشی هسته ای که منجربه تولیدابرنواختر شود قطبی است وآنهاقطعاً گرد نیستند.

عقیده براین است که وقتی ستاره ای بیشتر یا همه ی لایه های هیدروژنی خودراپخش می کند ابرنواخترهای نوعIb,Ic   به وجود می‌آیند.بنابراین آنهابه مااجازه می دهند تا عمق ستاره منجر شده را ببینیم.ما متوجه شدیم که ابرنواختر نوع دوم با پوشش بزرگ هیدروژنی خود نسبتاً قطبیت کمتری را نشان می دهند.این به ما اجازه می دهد که بتوانیم عمیقاً به داخل مواد منفجر شده با قطبیت بالا نگاه کنیم.به علاوه همان طور که یک ابرنواختر منبسط شده وآثار آن کم می شود به ما اجازه می دهدتصویر(دید)عمیقی در درون داشته باشیم می توان تعیین کرد که حتی در ابر نواخترنوع دوم هر چه طولانی‌تر و درعمق بیشتری نگاه کنیم و به طرف مرکز برویم قطبیّت بیشتر می‌شود ودرنتیجه نامتقارن‌تر است.عوامل جانبی مثل محیط اطراف در قطبیت ابرنواختر تأثیر چندانی ندارد در صورتی که ما باید قطبیت را با توجه به عمق انفجار بررسی کنیم.این نتیجه یک استنباط قوی دارد که آن مکانیزم انفجار نامتقارن است.

اطهر کاظمی و زهرا روح الله – گروه ترجمه پارس

منبع :Sky and Telescope