منابع پرتو ایکس فوق‌نرم؛ اجرام عجیبی که هیچ‌کس از ماهیت دقیقشان اطلاع ندارد

در کهکشانی بسیار دور، اجرام عجیبی درحال ساطع‌کردن تابش به فضا هستند که سال‌ها جلوی چشم دانشمندان بوده‌اند، اما ماهیت واقعی‌شان نادیده گرفته می‌شد. اما اکنون مشاهدات جدید نشان می‌دهد که آن‌ها شاید برای درک زندگی و مرگ کهکشان‌ها اهمیت زیادی داشته باشند.

رصدخانه پرتو ایکس چاندرا ناسا چندین دهه است که سیگنال این اجرام مرموز را دریافت می‌کند؛ اما دانشمندان عمدتاً اهمیت چندانی برای داده‌های مربوط به آن‌ها قائل نبودند. تابشی که این اجرام گسیل می‌کنند، در مقایسه با بیشتر ستاره‌ها انرژی نسبتاً پایینی دارد و همین موضوع باعث شده بود به‌راحتی به‌عنوان نویز کنار گذاشته شود.

جیمی اروین، استاد دانشگاه آلاباما و یکی از نویسندگان مقاله‌ای جدید که اجرام عجیب مورد بحث را توصیف می‌کند، به ساینتیفیک آمریکن می‌گوید: «[دانشمندان] حتی نمی‌دانستند این اجرام وجود دارند. آن‌ها کم‌انرژی‌ترین کانال‌ها را کاملاً نادیده گرفته بودند، زیرا تصور می‌کردند اهمیتی ندارند.»

اروین و همکارش مصطفی محیب‌الله، دانشجوی دکتری و روزان دی‌استفانو، مدرس مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین، انتظار نداشتند هنگام بررسی دوباره داده‌های نادیده‌گرفته‌شده، چیز قابل‌توجهی پیدا کنند. آن‌ها این فرایند را به جست‌وجوی گنج تشبیه می‌کنند: ممکن است جواهری را پیدا کنید که مدت‌ها گم شده، اما احتمال اینکه فقط با انبوهی از زباله روبه‌رو شوید بسیار بیشتر است.

سه پژوهشگر داده‌هایی را که تلسکوپ فضایی چاندرا بین سال‌های ۱۹۹۹ تا ۲۰۱۷ جمع‌آوری کرده بود، به‌دقت بررسی کردند و با وسواس تمام، آثار تصادفی و سایر داده‌های مزاحم را کنار گذاشتند. در نهایت، آن‌ها به نشانه‌هایی از گسیل پرتوهای ایکس کم‌انرژی رسیدند که از نوع جدیدی از اجرام آسمانی به نام «منابع پرتو ایکس فوق‌نرم» ساطع می‌شدند.

اما اینکه این اجرام دقیقاً چه هستند، همچنان تا حدی معما است، زیرا تنها اطلاعاتی که درباره آن‌ها داریم، تقریباً به میزان درخشندگی و دمایشان محدود می‌شود.

دی‌استفانو می‌گوید: «آن‌ها احتمالاً اجرام فشرده‌ای هستند که از بقایای ستاره‌ها تشکیل شده‌اند؛ یعنی یا سیاه‌چاله یا ستاره نوترونی یا کوتوله سفید هستند که ماده را از جرم همراهشان می‌ربایند. این ماده هنگام سقوط به سمت جرم فشرده، در طول موج پرتو ایکس تابش می‌کند.»

اروین می‌گوید ممکن است ترکیبی از تمام این اجرام نیز در میان آن‌ها وجود داشته باشد. او می‌گوید: «آن‌ها احتمالاً مخلوطی ناهمگون از انواع مختلف اجرام هستند. منبع فوق‌نرم لزوماً یک نوع جرم مشخص نیست، بلکه توصیفی از نوع انرژی گسیل‌شده از آن است.»

مهم نیست این اجرام دقیقاً چه باشند؛ پژوهشگران باور دارند که احتمالاً در محدوده فرابنفش فرین (EUV) نیز تابش گسیل می‌کنند. متأسفانه مشاهده اجرام در این محدوده از زمین دشوار و شاید حتی غیرممکن است؛ زیرا گاز هیدروژن و مواد دیگری که در فضای میان منظومه‌های ستاره‌ای قرار دارند، بیشتر این پرتوها را جذب می‌کنند. در نتیجه، احتمالاً بیشتر این اجرام برای همیشه از دید ما پنهان خواهند ماند.

ممکن است تعداد بی‌شماری از این اجرام در جهان وجود داشته باشد؛ اما تنها تعداد بسیار کمی از آن‌ها می‌توانند در موقعیت‌هایی قرار بگیرند که امکان مشاهده‌شان از زمین فراهم است. اروین می‌گوید: «اگر تلسکوپی داشتیم که به تابش فرابنفش فرین حساس بود و این مه [جذب‌کننده] وجود نداشت، این منابع در این کهکشان‌ها بسیار درخشان به چشم می‌خوردند و نادیده گرفته نمی‌شدند.»

بااین‌حال، همین تعداد اندک از منابع مشاهده‌پذیر نیز می‌توانند اطلاعات ارزشمندی درباره چگونگی شکل‌گیری اجرام مختلف آسمانی، از سیاه‌چاله‌ها گرفته تا کهکشان‌ها، در اختیار دانشمندان بگذارند.

معمولاً تصور می‌شود تابش سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم در مرکز کهکشان‌ها، که به «هسته‌های فعال کهکشانی» معروف‌اند، در یونیده‌کردن گازی که بعدها ستاره‌ها از آن شکل می‌گیرند، نقش دارد. برخی کهکشان‌ها فاقد چنین سیاه‌چاله‌هایی هستند، اما همچنان گاز یونیده دارند و منابع پرتو ایکس فوق‌نرم ممکن است به توضیح این مسئله کمک کنند.

دی‌استفانو می‌گوید: «ما فقط نوک کوه یخ را می‌بینیم.»

مطالعه در نشریه Nature Astronomy منتشر شده است.