درخشش رکوردی اشعه ایکس می‌تواند تولد یک مگنِتار را آشکار کند

مطالعه‌ای که در Science Bulletin منتشر شده است، شواهد قوی‌ای برای این ارتباط ارائه می‌دهد. این یافته‌ها این احتمال را مطرح می‌کنند که برخی از درخشش‌های مرموز کیهانی که منبع آن‌ها توضیح دادنشان دشوار بوده است، در واقع از ادغام ستاره‌های نوترونی می‌آیند.

از زمان پرتاب ماهواره Einstein Probe در ژانویه 2024، ستاره‌شناسان صدها درخشش روشن اشعه ایکس از کهکشان‌های دوردست شناسایی کرده‌اند. این رویدادها که به عنوان گذراهای سریع اشعه ایکس شناخته می‌شوند، ممکن است چندین منشاء داشته باشند. برخی از آن‌ها به مرگ ستاره‌های پرجرم مرتبط شده‌اند، در حالی که برخی دیگر همچنان غیرقابل توضیح هستند.

تعیین علت آن‌ها می‌تواند دشوار باشد زیرا ستاره‌شناسان اغلب نمی‌دانند که این رویدادها چقدر دور هستند یا چه مقدار انرژی آزاد می‌کنند.

تولید احتمالی مگنِتار

محققان در گروه پروفسور Eleonora Troja، با حمایت از یک بورسیه ERC Consolidator، مشاهداتی را انجام دادند که به شناسایی منبع یکی از این گذراهای اشعه ایکس کمک کرد.

پس از دریافت هشدار از ماهواره Einstein Probe، این تیم به سرعت مشاهدات پیگیری را با چندین ابزار، از جمله تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه جنوبی اروپا (VLT) و آرایه بسیار بزرگ سازماندهی کرد. با مطالعه آنچه پس از انفجار باقی مانده بود، محققان به این نتیجه رسیدند که ممکن است شاهد تشکیل یک مگنِتار ناشی از برخورد (یا ادغام) دو ستاره نوترونی باشند.

ستاره‌های نوترونی بقایای ستاره‌ای بسیار متراکم هستند که پس از رسیدن ستاره‌های پرجرم به انتهای عمر خود باقی می‌مانند. هنگامی که دو ستاره نوترونی با هم ادغام می‌شوند، امواج گرانشی تولید می‌کنند که در فضا حرکت می‌کنند. نوری که در طول این رویدادها تولید می‌شود می‌تواند به ستاره‌شناسان کمک کند تا تعیین کنند چه چیزی از برخورد جان سالم به در می‌برد.

انفجارهای کوتاه پرتو گاما به طور سنتی اصلی‌ترین سیگنال الکترومغناطیسی مرتبط با ادغام ستاره‌های نوترونی بوده‌اند.

پروفسور Troja که بخشی از همکاری اروپایی Einstein Probe و نویسنده مسئول مشترک مقاله است، گفت: «با این حال، اگر باقیمانده برخورد یک مگنِتار باشد، می‌تواند برای مدت طولانی‌تری به انفجار ادامه دهد. مگنِتارها ستاره‌های نوترونی با چرخش سریع با میدان‌های مغناطیسی عظیم هستند. هنگامی که قدرت مغناطیسی خود را در محیط اطراف خود تخلیه می‌کنند، می‌توانند هر انفجاری را روشن‌تر و طولانی‌تر کنند. وقتی داده‌های اشعه ایکس این رویداد جدید را دیدم، متوجه شدم که چیزی درست نیست.»

یک درخشش رکوردی اشعه ایکس

این رویداد که با عنوان EP250704a/GRB 250704B مشخص شده است، در 4 ژوئیه 2025 توسط ماهواره‌های SVOM، Insight-HXMT و Einstein Probe شناسایی شد.

انفجار پرتو گامای آن فقط حدود نیم ثانیه طول کشید. در مقابل، Einstein Probe انتشار اشعه ایکس روشن را به مدت نزدیک به ده دقیقه ثبت کرد.

دانشجوی کارشناسی ارشد Niccolò Passaleva که مشاهدات پیگیری را با استفاده از VLT در شیلی رهبری کرد، گفت: «این طولانی‌ترین درخشش اشعه ایکس فوری است که تاکنون از ادغام یک ستاره نوترونی مشاهده شده است. این فرصتی است برای اینکه از نزدیک شاهد شدیدترین نیروهای جهان باشیم و اسرار بیشتری از آن را کشف کنیم.»

محققان چندین سال را صرف یافتن ارتباط قطعی بین گذراهای سریع اشعه ایکس و ادغام ستاره‌های نوترونی کرده بودند. نامزدهای قبلی خیلی سریع محو می‌شدند تا شواهد کافی ارائه دهند.

این بار، Passaleva در عرض چند دقیقه پاسخ داد و اجازه داد مشاهدات در حالی که رویداد هنوز به اندازه کافی روشن است تا بتوان آن را به طور دقیق مطالعه کرد، آغاز شود.

Passaleva به یاد می‌آورد: «من در حال سفر با قطار به خانه بودم و ناگهان در حال مسابقه با زمان برای تصرف یکی از بزرگترین تلسکوپ‌های جهان از لپ‌تاپ خود بودم.»

اندازه‌گیری یک درخشش از بیش از 6 میلیارد سال دورتر

با استفاده از ابزار X-Shooter تلسکوپ VLT، Passaleva و همکارانش نور رویداد را به اجزای تشکیل‌دهنده آن تجزیه کردند. آن‌ها الگوهای جذب متمایزی را شناسایی کردند که به آن‌ها اجازه داد جابجایی به سرخ آن را اندازه‌گیری کنند، که نشان می‌دهد منبع چقدر دور است.

تیم جابجایی به سرخ z=0.6610 را اندازه‌گیری کرد. این نشان داد که انفجار مدت‌ها قبل از شکل‌گیری خورشید و سیارات ما رخ داده است. نور آن بیش از شش میلیارد سال طول کشید تا به زمین برسد.

سپس محققان به دنبال سرنخ مهم دیگری گشتند.

با استفاده از مشاهدات عمیق از ابزار FORS2 تلسکوپ VLT، آن‌ها به دنبال یک ابرنواختر روشن گشتند. به طور معمول، اگر یک درخشش طولانی اشعه ایکس توسط فروپاشی یک ستاره پرجرم تولید شده باشد، یک ابرنواختر انتظار می‌رفت.

هیچ ابرنواختری ظاهر نشد.

به طور کلی، فاصله اندازه‌گیری شده، عدم وجود ابرنواختر و خواص انفجار شواهد قوی‌ای را ارائه داد که این رویداد از ادغام یک ستاره نوترونی ناشی شده است.

راهی جدید برای یافتن ادغام ستاره‌های نوترونی

اگر رویدادهای بیشتری مانند این یافت شوند، ستاره‌شناسان ممکن است بتوانند تعیین کنند که ادغام ستاره‌های نوترونی با چه فراوانی مگنِتار تولید می‌کنند.

Passaleva نتیجه می‌گیرد: «یافتن درخشش‌های اشعه ایکس بیشتر می‌تواند به ما کمک کند تا بفهمیم ادغام ستاره‌های نوترونی با چه فراوانی مگنِتار ایجاد می‌کنند. من واقعاً برای دور بعدی مشاهدات امواج گرانشی هیجان‌زده هستم، زمانی که بتوانیم سرانجام یکی از این درخشش‌های اشعه ایکس را با انفجار امواج گرانشی از همان منبع جفت کنیم.»

اطلاعات اضافی

این تحقیق توسط یک همکاری بین‌المللی از ستاره‌شناسان انجام شد.

نویسندگان اصلی عبارتند از: An Li (دانشگاه عادی پکن)، Chen-Wei Wang (آکادمی علوم چین)، Niccolò Passaleva (دانشگاه رم تورورگاتا)، Jie An (آکادمی علوم چین)

نویسندگان مسئول عبارتند از: Binbin Zhang (دانشگاه نانجینگ)، Eleonora Troja (دانشگاه رم تورورگاتا)، Yi-Han Iris Yin (دانشگاه هنگ کنگ)، Jing-Wei Hu (آکادمی علوم چین)، Hua-Li Li (آکادمی علوم چین)

مشاهدات VLT در این مطالعه به عنوان بخشی از برنامه بزرگ 114.27LW (PI: Eleonora Troja) با عنوان «QUEENB: یک جستجوی بی امان برای ادغام‌های فریبنده ستاره نوترونی و سیاهچاله» انجام شد.