در اعماق کهکشان راه شیری، در یک زایشگاه ستارهای خیرهکننده، اخترشناسان دقیقترین نگاه خود را به یک جفت غول آسمانی انداختهاند. با NGC 3603-A1 آشنا شوید، یک منظومه ستارهای دوتایی که در فاصله ۲۵,۰۰۰ سال نوری از ما قرار دارد و دو مورد از پرجرمترین ستارههایی که تاکنون به طور مستقیم اندازهگیری شدهاند، در یک آغوش مداری با سرعتی نفسگیر به دور یکدیگر میچرخند.
یک تیم تحقیقاتی متخصص، با استفاده از ترکیبی از دادههای آرشیوی تلسکوپ فضایی هابل و مشاهدات جدید، این غولهای ستارهای را با دقت وزن کردند. یکی از ستارهها جرمی معادل ۹۳ برابر جرم خورشید ما دارد، در حالی که همدم آن با جرمی حدود ۷۰ برابر جرم خورشید، سنگینی میکند. این زوج یکی از پرجرمترین منظومههای دوتایی کشف شده در کهکشان ما به شمار میرود.
چیزی که این منظومه را واقعاً منحصربهفرد میکند، سرعت باورنکردنی آن است. این دو ستاره هر ۳.۸ روز یک بار به دور یکدیگر میچرخند. برای درک بهتر این موضوع، در مدتی که زمین یک دور کامل به دور خورشید میزند، این ستارههای عظیمالجثه تقریباً ۱۰۰ بار به دور هم چرخیدهاند. نزدیکی و گرانش عظیم آنها رابطهای پویا و قدرتمند ایجاد کرده که به طور فعال در حال تغییر شکل هر دو ستاره است.
این کشف، نمونهای برجسته از کارآگاهی کیهانی بود که به یک مشاهده حیاتی توسط یک دانشجوی کارشناسی متکی بود. در تابستان ۲۰۲۰ در دوران همهگیری کرونا، سارا بودانسکی از کالج کارلتون در حال کار از راه دور با رصدخانه لاول بود که متوجه یک ناهنجاری در دادههای قدیمی هابل شد که همه از آن غافل شده بودند. او دید که برخی از ویژگیهای طیفی دو برابر میشوند، که نشاندهنده حرکت سریع ستارهها به سمت ما و دور شدن از ما بود.
دکتر فیل مسی از رصدخانه لاول توضیح داد: «کار سارا باعث شد این پروژه به جلو حرکت کند… بدون این کشف، پروژه متوقف میشد.»
این بینش، کلید کشف ماهیت دوتایی این منظومه بود. این سیستم که در خوشه ستارهای متراکم NGC 3603، یکی از فعالترین مناطق ستارهزایی در راه شیری، قرار دارد، تنها با وضوح بینظیر هابل قابل تفکیک بود.
جالب اینجاست که هر دو ستاره به قدری پرانرژی هستند که ظاهری شبیه به ستارههای ولف-رایه دارند—که معمولاً غولهای در حال مرگی هستند که لایههای بیرونی خود را با بادهای ستارهای قدرتمند به فضا پرتاب میکنند. با این حال، ستارههای NGC 3603-A1 هنوز در دوران جوانی خود به سر میبرند و این نشان میدهد که چگونه شرایط فوقالعاده شدید میتواند باعث شود ستارههای پرجرم بسیار تکاملیافتهتر از آنچه واقعاً هستند به نظر برسند.
تعامل بین این دو ستاره نیز داستانی جذاب از تکامل ستارهای را روایت میکند. به نظر میرسد ستاره کوچکتر در حال ربودن جرم از همدم بزرگتر خود است، فرآیندی که باعث شده سریعتر بچرخد. این نوع انتقال جرم برای درک ما از چگونگی تکامل ستارههای پرجرم اساسی است و سرنخهایی درباره سرنوشت نهایی آنها ارائه میدهد.
سارا بودانسکی اظهار داشت: «برای پرجرمترین ستارهها، اخترشناسان معمولاً باید به مدلهایی تکیه کنند که برای ‘وزن کردن’ ستاره چندان دقیق نیستند. اما این مطالعه بر روی نوع خاصی از منظومههای دوتایی متمرکز بود که در آن میتوانیم اندازهگیری بنیادیتری از جرم آن به دست آوریم.»
منظومههایی مانند NGC 3603-A1 از اهمیت فوقالعادهای برخوردارند زیرا آنها پیشسازهای سیاهچالههای دوتایی هستند. وقتی این ستارهها سرانجام بمیرند، میتوانند به سیاهچالههایی تبدیل شوند که به چرخش به دور یکدیگر ادامه میدهند و در نهایت با هم ادغام شده و امواج گرانشی را در سراسر کیهان منتشر میکنند—همان امواجی در فضا-زمان که دانشمندان از سال ۲۰۱۵ شروع به شناسایی آنها کردهاند. مطالعه این زوجهای ستارهای به اخترشناسان کمک میکند تا پیشبینی کنند برخوردهای کیهانی آینده در کجا ممکن است رخ دهند.
منبع: رصدخانه لاول