ستاره مرده با کمک یک ستاره‌ دیگر به حیات بازگشت

ستاره‌ای که مرده بود، با بهره‌گیری از ستاره‌ای دیگر به حیات بازگشت. آنچه که اتفاق افتاد دقیقا اهدای عضو نبود؛ اما ستاره‌ای در هسته‌ی به‌شدت پر جمعیت کهکشان راه شیری، بخشی از جرم خود را به همسایه‌ی خفته‌ی خود داد. نتیجه چه شد؟ ستاره‌ی خفته با انفجار اشعه ایکس که توسط رصدخانه‌ فضایی اسا، اینتگرال، ثبت شد، به زندگی بازگشت.

ستاره‌های دوتایی اغلب میلیاردها سال به یکدیگر متصل هستند که به‌خودی‌خود قابل‌توجه نیست؛ چرا که ستاره‌ها اغلب در سیستم‌های دوتایی حضور دارند. اما جفتی که اینتگرال در سیزدهم آوریل ۲۰۱۷ ثبت کرد، جفتی بسیار غیرمعمول است. ستاره‌ی دهنده، یک غول سرخ و ستاره‌ی گیرنده، ستاره‌ی نوترونی است. ستاره شناسان تاکنون ده مورد از چنین سیستم‌های دوتایی را شناسایی کرده و آن‌ها را «دوتایی‌های پرتو ایکس همزی» می‌نامند.

برای آن که دریابیم چه اتفاقی بین این دو همسایه افتاده است، نگاهی به تکامل ستارگان خواهیم داشت.

ستاره دهنده در فاز غول سرخ است. غول سرخ، آخرین مرحله از چرخه‌ی زندگی ستارگانی با جرم مشابه خورشید ما است. همان‌طور که از جرم ستاره کاسته می‌شود، جاذبه نمی‌تواند مانند مراحل قبلی زندگی ستاره، آن را منسجم نگاه دارد. بنابراین ستاره میلیون‌ها کیلومتر فراتر از شعاع پیشین خود، گسترش می‌یابد. بدین ترتیب ستاره، جرم خود را به‌شکل باد خورشیدی در لایه‌های بیرونی خود و با سرعت چند صد کیلومتر بر ثانیه، پخش می‌کند.

غول سرخ و ستاره نوترونی مسیر متفاوتی را پیموده اند؛ اما به سبب مجاورت، جفت یک دیگر شده اند.

همسایه‌ی این ستاره در وضعیت متفاوتی است. جرم اولیه‌ی این ستاره، ۲۵ تا ۳۰ برابر خورشید بوده است. وقتی ستاره ای به این بزرگی، به پایان زندگی خود نزدیک می‌شود، به سرنوشتی متفاوت دچار می‌شود. زندگی چنین ستارگان بزرگی به سرعت سپری می‌شود و سوخت خود را سریع می‌سوزانند. سپس آن‌ها در فرم ابرنواختر، منفجر شده و جسدی را باقی می‌گذارند. در سیستم دوگانه ای که توسط اینتگرال ثبت شده است، جسد باقی مانده، ستاره‌ای نوترونی با میدان مغناطیسی است.

ستاره‌های نوترونی چگال هستند. در واقع، آن‌ها یکی از چگال‌ترین اجرام ستاره‌ای شناخته شده هستند. آن‌ها جرمی در حدود ۱/۵ برابر خورشید را در حجمی با قطر ۱۰ کیلومتر نگاه می‌دارند.

هنگامی که باد خورشیدی غول سرخ به ستاره‌ی نوترونی برخورد می‌کند، سرعت چرخش ستاره‌ی نوترونی کاهش یافته و با انفجار اشعه‌ی ایکس پرانرژی به حیات بازمی گردد.

انریکو بوزو، از دانشگاه جنوآ و نویسنده‌ی نخست مقاله‌ای که این کشف را توصیف می‌کند، در مورد این رویداد می‌گوید:

اینتگرال لحظه‌ای منحصربه‌فرد از تولد یک سیستم دوگانه‌ی کمیاب را ثبت کرده است. غول سرخ با وزاندن بادی آرام و چگال، ستاره‌ی نوترونی همراه خود را تغذیه کرد و باعث آزاد شدن تابش پر انرژی از ستاره مرده برای نخستین بار شد.

پس از آن که اینتگرال تابش اشعه‌ی ایکس از این جفت دوتایی را ثبت کرد، مشاهدات دیگری نیز صورت گرفت. تلسکوپ‌های XMM نیوتون اسا و NuSTAR ناسا و سوییفت به‌همراه تلسکوپ‌های زمینی به بررسی این رویداد پرداختند. این مشاهدات، نتیجه‌ی نخستین مشاهدات را تایید کردند: این جفت ستاره‌ای بسیار منحصر به فرد هستند.

ستاره‌ی نوترونی با سرعت آرامی می‌چرخد و هر چرخش کامل آن حدود دو ساعت طول می‌کشد. این داده با توجه به اینکه ستاره‌های نوترونی در هر ثانیه چندین بار به دور خود می‌چرخند، بسیار قابل توجه است. میدان مغناطیسی ستاره‌ی نوترونی از آنچه که انتظار می‌رود، قوی‌تر است. بنابراین با توجه به آن که میدان مغناطیسی اطراف ستاره‌های نوترونی در طول زمان، ضعیف می‌شوند، می‌توان نتیجه گرفت که ستاره‌ی نوترونی مدنظر ما جوان است. از سوی دیگر، غول سرخ پیر است؛ بنابراین با جفتی عجیب، غول سرخ پیر و ستاره نوترونی جوان، روبرو هستیم.

یکی از توضیحات ممکن این است که ستاره‌ی نوترونی از ابرنواختر شکل نگرفته است، بلکه از یک کوتوله‌ی سفید ایجاد شده است. در چنین سناریویی، احتمالا کوتوله‌ی سفید پس از مدت زمان بسیار طولانی تغذیه از غول سرخ فروپاشیده و به ستاره‌ی نوترونی تبدیل شده است. این سناریو می‌تواند تفاوت سن این دو ستاره را توضیح دهد.

تصویری نقاشی شده از اینتگرال. این رصدخانه فضایی به منظور بررسی پرانرژی‌ترین پدیده‌ها در جهان به فضا پرتاب شد.

انریکو می‌گوید:

این اجرام گیج‌کننده هستند. یا میدان مغناطیسی ستاره‌ی نوترونی در طول زمان، فروپاشی نکرده است یا ستاره‌ی نوترونی در زمانی بعدتر در سیستم دوتایی شکل گرفته است. این امر بدین معنا است که کوتوله‌ی سفید پس از مدت زمان طولانی استفاده از غول سرخ، به ستاره‌ی نوترونی فروپاشیده است و ستاره‌ی نوترونی مدنظر ما، از انفجار ابرنواختری ستاره‌ی سنگین کوتاه‌عمر پدید نیامده است.

سوال بعدی این جاست که این پدیده چقدر به طول خواهد انجامید؟ آیا این رویداد پس از مدت کوتاهی پایان خواهد پذیرفت یا انفجار اشعه ایکس مشاهده شده، آغاز رابطه‌ای طولانی مدت بوده است؟

اریک کولکرز، دانشمند پروژه‌ی اینتگرال در اسا، می‌گوید:

ما در طی مشاهدات پانزده سال گذشته با اینتگرال، این جرم را رصد نکرده بودیم. بنابراین باور داریم که انفجار اشعه‌ی ایکس را در نخستین بار مشاهده کرده‌ایم. ما به مشاهده‌ی رفتار این سیستم ادامه می‌دهیم. تاکنون تغییر عمده ای در این تابش مشاهده نشده است.

رصدخانه فضایی اینتگرال در سال ۲۰۰۲ به‌منظور مطالعه‌ی برخی از پرانرژی‌ترین پدیده‌ها در جهان به فضا پرتاب شد. این رصدخانه بر پدیده‌هایی همچون سیاه چاله‌ها، ستاره‌های نوترونی، هسته‌های فعال کهکشانی و ابرنواخترها تمرکز دارد. اینتگرال ماموریت فضایی مشترک اروپا، ایالات متحده و روسیه است. تاریخ پایان کار این پروژه، دسامبر ۲۰۱۸ تعیین شده است.