تصویربرداری ناسا از درون ستاره‌ای که سه قرن پیش منفجر شد

یک ماموریت فضایی ناسا برای نخستین بار با استفاده از پرتوهای قطبی‌شده ایکس، درون یک ستاره منفجرشده را اسکن کرده است که دیدی بی‌سابقه از بقایای پیکر رادیواکتیو جرمی در اختیار دانشمندان می‌گذارد که زمانی یک ستاره عظیم بوده است. 

این نتایج نشان می‌دهد که بقایای یک ابرنواختر، بیش از آنچه دانشمندان بر اساس مشاهدات پیشین از این «جسد ستاره‌ای»‌ پیش‌بینی کرده بودند، آشوبناک است.

کاوشگر تصویربردار قطبش‌سنجی پرتو ایکس ناسا یا «آی‌ایکس‌پی‌ای» (IXPE) که در سال ۲۰۲۱ با همکاری سازمان فضایی ایتالیا به فضا پرتاب شد، ابزار حساس پرتو ایکس قطبی‌شده خود را بر روی «کاسیوپیا ای» (Cassiopeia A) یا به اختصار «Cas A»، ابری درخشان از گاز را که از یک ستاره عظیم باقی مانده است، نشانه رفت. این ستاره عظیم در اواخر قرن هفدهم به ابرنواختر تبدیل شد. «Cas A» که در فاصله ۱۱هزار سال نوری از ما کشف شده است، در فوریه سوژه نخستین تصویر «آی‌ایکس‌پی‌ای» بود، اما دانشمندان اکنون تجزیه‌و‌تحلیل بیشتری از باقیمانده ابرنواختر انجام داده‌اند.

میدان‌های مغناطیسی قوی در «کاس ای» ذرات پرانرژی را به دام می‌اندازند، به آن‌ها تا حدود سرعت نور شتاب می‌دهند و تشعشع قدرتمندی تولید می‌کنند که پرتو ایکس قطبی‌شده ساطع می‌کند؛ یعنی امواج پرتو ایکس که نسبت به میدان مغناطیسی تولیدکننده موج، در یک جهت نوسان می‌کنند. «کاس ای» همچنین یک ساطع‌کننده قدرتمند امواج رادیویی است، به ویژه در بسامد یک گیگاهرتز و بیشتر.

«کاوشگر تصویربردار قطبش‌سنجی پرتو ایکس ناسا» نخستین یا تنها رصدخانه پرتو ایکس مستقر در فضا نیست - رصدخانه پرتو ایکس چاندرای ناسا بیش از ۲۰ سال است که نجوم پرتو ایکس را انجام می‌دهد - اما این نخستین رصدخانه‌ای است که به شدت به پرتوهای ایکس قطبی‌شده حساس است. دانشمندان می‌توانند با اندازه‌گیری قطبش پرتوهای ایکس، درباره جهت میدان‌های مغناطیسی در خاستگاه اولیه‌شان بیشتر بیاموزند.

نتایج کاوشگر تصویربردار قطبش‌سنجی پرتو ایکس ناسا (آی‌ایکس‌پی‌ای) نشان می‌دهد که پرتوهای ایکس از میدان‌های مغناطیسی ناشی می‌شوند که اغلب با آن‌‌ها همسو هستند، و نه با میدان‌های مغناطیسی که بر آن عمود هستند، یا سایر میدان‌های مغناطیسی که امواج رادیویی را در «کاس ای» تولید می‌کنند و نه از میدان‌های مغناطیسی اطراف لبه‌های «کاس ای» با قطر ۱۰ سال نوری که به صورت شعاعی جهت‌گیری شده‌اند و جهت آن‌ها از مرکز به سمت بیرون است.

پژوهشگران همچنین در قیاس با آنچه پیش‌بینی کرده بودند، میزان کمتری قطبش پرتو ایکس پیدا کردند.

ژاکو وینک، اخترفیزیکدان دانشگاه آمستردام، که به بررسی نتایج کاوشگر تصویربردار قطبش‌سنجی پرتو ایکس ناسا (آی‌ایکس‌پی‌ای) مشغول است، در اظهاراتی گفت: «این نتایج آی‌ایکس‌پی‌ای چیزی نبود که انتظار داشتیم، اما در حکم دانشمند، دوست داریم غافلگیر شویم.» او افزود: «این واقعیت که درصد کمتری از نور پرتو ایکس، نور قطبیده است، یک ویژگی بسیار جالب – و پیش از این کشف‌نشده – «کاس ای» است.

رصدهای «کاس ای» صرفا نخستین مورد از تحقیقات بیشتر «آی‌ایکس‌پی‌ای» در خصوص ویژگی‌های بقایای ابرنواخترها است؛ فرصتی برای گشودن دریچه‌ای به روی فیزیک عجیب و انرژی بالای حاکم بر پس‌تاب برخی از بزرگ‌ترین انفجارهایی که کیهان تاکنون به خود دیده است.

دیمیتری پروخوروف، ستاره‌شناس که او هم از دانشگاه آمستردام است، در اظهاراتی گفت: «این نتایج یک نمای منحصر‌به‌فرد از محیط لازم برای شتاب دادن به الکترون‌ها تا انرژی‌های فوق‌العاده بالا ارائه می‌دهد.» او افزود:«نوز در آغاز این داستان کارآگاهی‌ایم، اما تا این جای کار، داده‌های آی‌ایکس‌پی‌ای، سرنخ‌های جدیدی را برای بررسی و ردگیری ما فراهم می‌کنند.»