ستارهشناسان تصویری از دو انفجار ستارهای — که بهنام نوا شناخته میشوند — در عرض چند روز پس از رخدادشان بهدقت بیسابقهای ضبط کردهاند. این پیشرفت شواهد مستقیم اینکه این انفجارها پیچیدهتر از آنچه پیشتر تصور میشد، با جریانهای متعدد ماده و در برخی موارد تأخیرهای چشمگیر در فرآیند پرتاب، ارائه میدهد.
مطالعه بینالمللی که در مجله Nature Astronomy منتشر شد، از تکنیکی پیشرفته بهنام تداخلسنجی در مرکز ریزنمایی زاویهای بالا (آرایه CHARA) در کالیفرنیا بهره برد. این روش به دانشمندان اجازه داد تا نور چندین تلسکوپ را ترکیب کنند و وضوحی کافی برای تصویربرداری مستقیم از انفجارهای بهسرعت تحولیافته به دست آورند.
«تصاویر به ما نمای نزدیک از نحوهٔ پرتاب ماده از ستاره در طول انفجار میدهند»، گفت گیل شافر، مدیر آرایه CHARA در دانشگاه جورجیا استیت. «ضبط این رویدادهای گذرا مستلزم انعطافپذیری برای تطبیق برنامهٔ شبانهمان است، بهموقعی که هدفهای فرصتی جدید کشف میشوند.»
نواها زمانی رخ میدهند که یک بازماندهٔ ستارهای متراکم بهنام کوتوله سفید، پس از جذب ماده از ستارهٔ همراه، واکنش هستهای سرکوبناپذیری را تجربه میکند. تا پیش از این، ستارهشناسان تنها میتوانستند مراحل اولیهٔ این انفجارها را بهصورت غیرمستقیم استنتاج کنند، چرا که مادهٔ گسترشیافته بهصورت نقطهٔ نوری حلنشده ظاهر میشد.
فاش کردن چگونگی پرتاب و تعامل اکسِجهها برای درک چگونگی تشکیل امواج شوک در نواها حیاتی است؛ این نواها اولین بار توسط تلسکوپ بزرگمنطقهای فِرمی (LAT) ناسا کشف شدند. در طول ۱۵ سال اول فعالیت، فِرمی‑LAT بیش از ۲۰ نوا را با انتشار تابش گاما در بازهٔ GeV شناسایی کرد و این انفجارها را بهعنوان منابع گامای کهکشانی معرفی و پتانسیل آنها را بهعنوان منبع چندپیامرسانی برجسته ساخت.
داستان دو نوا
تیم تحقیق دو نوا با ویژگیهای متفاوت که در سال ۲۰۲۱ منفجر شدند، تصویربرداری کرد. نوا V1674 هرکولیس یکی از سریعترین نواهای ثبتشده بود که در عرض چند روز بهسختی درخشید و سپس فروکش کرد. تصاویر دو جریان گازی متقاطع واضح نشان دادند — شواهدی دال بر اینکه انفجار توسط پرتابهای متعدد و در تعامل همپوشانی انرژیدار تأمین میشود. بهطور قابلتوجه، این جریانهای نوظهور همزمان با تشخیص پرتوهای گامای پرانرژی توسط تلسکوپ فِرمی ناسا ثبت شد، که ارتباط مستقیم بین انتشار بر پایه شوک و برخورد جریانها را نشان میداد.
نوا V1405 کاسیوپیه، دومین نوا، بهطرز شگفتانگیزی آرامتر تحول یافت. بهطور شگفتانگیز، لایههای بیرونی خود را بیش از ۵۰ روز نگه داشت تا سرانجام پرتاب شد، که اولین شواهد واضح از تأخیر در رهایی ماده را ارائه داد. هنگامی که ماده سرانجام پرتاب شد، شوکهای جدیدی شکل گرفتند — که مجدداً پرتوهای گامای فِرمی را بهوجود آورد.
«این مشاهدات به ما اجازه میدهند تا یک انفجار ستارهای را بهصورت زمان واقعی تماشا کنیم، مسیری که بسیار پیچیده است و مدتها تصور میشد که بهطور فوقالعاده دشوار است»، گفت الیاس عیادی، نویسندهٔ اصلی مطالعه و استاد فیزیک و ستارهشناسی در دانشگاه تکس تکنیکال. «بهجای مشاهدهٔ یک درخشانی سادهٔ نور، اکنون پیچیدگی واقعی چگونگی گسترش این انفجارها را کشف میکنیم. اینگونه است که از یک عکسی سیاه‑سفید پردانه به ویدئویی با وضوح بالا میرویم.»
آشکارسازی ساختارهای مخفی
توانایی تفکیک اینچنین جزئیات ریز، ناشی از استفاده از تداخلسنجی است؛ همان تکنیکی که امکان تصویربرداری از سیاهچالهٔ مرکز کهکشان ما را فراهم کرد. این تصاویر واضح، با طیفسنجی از رصدخانههای بزرگ مانند Gemini که اثر انگشتهای در حال تحول گاز پرتابشده را پیگیری میکردند، تکمیل شد. بهمیزان ظهور ویژگیهای جدید در طیفها، این ویژگیها با ساختارهای آشکارشده در تصاویر تداخلسنجی هماهنگ شد و تأیید یک‑به‑یک قدرتمندی از شکلگیری و برخورد جریانها ارائه داد.
«این یک گام فوقالعاده پیشرو است»، گفت جان موننیِیر، استاد ستارهشناسی در دانشگاه میشیگان، یکی از همنویسندگان این مطالعه و متخصص در تصویربرداری تداخلسنجی. «اینکه اکنون میتوانیم بهصورت زنده ستارهها را در حال انفجار ببینیم و بلافرد ساختار مادهای را که به فضا پرتاب میشود، مشاهده کنیم، شگفتانگیز است. این امر پنجرهای نو برای برخی از دراماتیکترین رخدادهای کیهانی باز میکند.»
پیامدهای فیزیک ستارهای
نتایج نهتنها پیچیدگی غیرمنتظرهٔ نواها را آشکار میسازند، بلکه به توضیح امواج شوک قدرتمندی که این نواها تولید میکنند و بهعنوان منبع تشعشعات پرانرژی مانند گاما شناخته میشوند کمک میکنند. تلسکوپ فِرمی ناسا ابزار کلیدی در کشف این ارتباط بوده و نواها را بهعنوان آزمایشگاههای طبیعی برای مطالعهٔ فیزیک شوک و شتاب ذرات معرفی کرده است.
«نواها بیش از یک جشننار در کهکشان ما هستند — آنها آزمایشگاههای فیزیک افراطیاند»، گفت پروفسور لارا چومیک، یکی از همنویسندگان از دانشگاه میشیگان استیت و متخصص در انفجارهای ستارهای. «با مشاهدهٔ زمان و مکان پرتاب ماده، میتوانیم در نهایت بین واکنشهای هستهای روی سطح ستاره، هندسهٔ مادهٔ پرتابشده و تشعشعات پرانرژی که از فضا دریافت میکنیم، پیوند برقرار کنیم.»
این یافتهها نظریهٔ دیرینهٔ اینکه انفجارهای نوا تنها رویدادهای تکالتیگرا و ناگهانی هستند را بهچالش میکشند. در عوض، به وجود مسیرهای متنوع پرتاب، شامل جریانهای متعدد و رهایی تأخیری پوسته، اشاره میکنند که درک ما از این انفجارهای کیهانی را بازتعریف میکند.
«این فقط آغاز است»، عیادی گفت. «با مشاهدات بیشتری از اینچنینی، میتوانیم سرانجام به سؤالهای بزرگ دربارهٔ چگونگی زندگی، مرگ و تأثیر ستارگان بر محیط اطرافشان پاسخ دهیم. نواها، که زمانی بهعنوان انفجارهای ساده درک میشدند، در حال تبدیل به پدیدههایی بسیار غنیتر و جذابتر از آنچه تصور میکردیم هستند.»
اطلاعات بیشتر: الیاس عیادی و همکاران، «جریانهای متعدد و پرتابهای تأخیری آشکارشده توسط تصویربرداری زودهنگام نواها»، Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02725-1