מתים-חיים בחלל: הטלסקופ שחשף ששאריות סופרנובה לא מפסיקות להבהב

במשך עשרות שנים, ספרי הלימוד לימדו ששאריות של כוכבים שהתפוצצו צפויות להתקרר באיטיות ובאופן צפוי לאורך אלפי שנים. אולם ניתוח קפדני של 14 שנות נתונים ארכיוניים מטלסקופ החלל צ'נדרה של נאס"א חושף מציאות כאוטית הרבה יותר. בגלקסיה הספירלית הקרובה מסיה 83 (M83), אוכלוסייה שלמה של שאריות סופרנובה (Supernova) מסרבת לדעוך בשקט, ובמקום זאת מהבהבת באופן דרמטי באור קרני רנטגן על פני טווחי זמן של שנים ספורות.

מופע זיקוקים במצולות היקום

כדי לבנות בסיס ידע על אופן התפתחותן של שאריות סופרנובה, הפנו אסטרונומים את טלסקופ צ'נדרה אל M83, גלקסיה ספירלית מרהיבה המרוחקת כ-15 מיליון שנות אור מאיתנו. התצפיות נערכו בין השנים 2000 ל-2014 . הצוות עקב אחר 22 מקורות קרני רנטגן שזוהו בעבר כשאריות סופרנובה, וגילה תגלית מדהימה: כמחצית מהן הפגינו שינויים משמעותיים ובלתי צפויים בבהירות קרני הרנטגן שלהן .

"אנחנו יודעים שמקורות קרני רנטגן בודדים יכולים להשתנות בצורה דרמטית, אבל העובדה שגילינו שכל כך הרבה שאריות סופרנובה עושות את זה – זה ממש הפתיע אותנו," אמרה אנדריאה פרסטוויץ', אסטרונומית מהאוניברסיטה הקתולית של אמריקה ושותפה למחקר שפורסם בכתב העת The Astrophysical Journal .

האחוז הגבוה – בערך 11 מתוך 22 – הוא שהופך את הממצא למטריד כל כך. לא מדובר בעצם חריג אחד ששובר את הכללים, אלא בתופעה נרחבת שמאלצת לבחון מחדש את המודל האבולוציוני המקובל לשרידי כוכבים .

למה כוכבים "מתים" עדיין מתפרצים?

צוות המחקר הצביע על שני מנגנונים אפשריים, ואולי אף מקבילים, שיכולים להסביר את ההבהובים הלא סדירים בקרני הרנטגן .

1. הכוכב הזוגי ששרד

ההסבר המועדף הוא שרבות משאריות הסופרנובה הללו מכילות 'שורד'. רוב הכוכבים המאסיביים נמצאים במערכות זוגיות. כאשר הכוכב המאסיבי יותר מתפוצץ בסופרנובה, הוא עלול להשאיר מאחוריו חור שחור או כוכב נייטרונים. אם הכוכב השני שרד את הקטקליזמה, הוא עלול להילכד במסלול קרוב סביב העצם הדחוס החדש. כוח הכבידה העצום של החור השחור או כוכב הנייטרונים מתחיל אז למשוך חומר מפני השטח של בן הזוג. תהליך זה, המכונה ספיחה (Accretion), מחמם את הגז הנופל למיליוני מעלות, ומייצר קרינת רנטגן עוצמתית ומשתנה שתלויה לחלוטין בקצב הספיחה .

2. מיחזור קוסמי: ספיחה חוזרת

תרחיש חלופי הופך את כיוון זרימת החומר. במקום "לגנוב" גז מכוכב זוגי, ייתכן שהעצם הדחוס במרכז "ממחזר" את הפסולת של עצמו. האסטרונום רוי קילגארד, שותף למחקר, תיאר את האפשרות כפסולת מהפיצוץ שנופלת בחזרה אל העצם שהסופרנובה עצמה יצרה . "ספיחה חוזרת" זו יכולה גם היא לייצר את ההתבהרות וההתעממות שנצפו, כאשר חומר שנקלט מחדש על ידי החור השחור או כוכב הנייטרונים מחומם לטמפרטורות הפולטות קרני רנטגן.

לפחות שארית אחת במדגם, SN 1957D, זוכה להסבר פשוט יותר. שארית זו נצפתה לראשונה לפני כ-70 שנה, וככל הנראה התבהרות קרני הרנטגן שלה נגרמת כתוצאה מהתנגשות החומר שהועף במהירות גבוהה בסביבה הבין-כוכבית שסביבו, תהליך שהופך אנרגיה קינטית לחום .

תופעה זו של השתנות ארוכת טווח בשאריות אינה ייחודית כנראה ל-M83. תצפיות מעקב ראשוניות בגלקסיית המערבולת (M51) חשפו אוכלוסייה דומה של שאריות משתנות, מה שמרמז שהתנהגות זו עשויה להיות מאפיין נפוץ, שקודם לכן התעלמו ממנו, של גלקסיות שבהן נוצרים כוכבים .

חזיז חדש ליד החור השחור של שביל החלב

במחקר נפרד, צוות אחר של אסטרונומים הפנה הן את טלסקופ צ'נדרה והן את הלוויין XMM-Newton של סוכנות החלל האירופית אל עבר המרכז הסוער של הגלקסיה שלנו. מטרתם הייתה אזור קשת C (Sagittarius C, או Sgr C), אזור צפוף של יצירת כוכבים הממוקם במרחק של 26,000 שנות אור בלבד מכדור הארץ – במונחים קוסמולוגיים, ממש בשכנות לחור השחור העל-מאסיבי קשת A* .

בתוך Sgr C, הם זיהו "גוש" מובחן של קרינת רנטגן הטמון בתוך בועה גדולה יותר של מימן מיונן, המקיפה כוכב צעיר ומאסיבי . אם גוש זה יאושר כשארית סופרנובה, הוא יהיה אחד משרידי הסופרנובה הקרובים ביותר לחור השחור שבמרכז שביל החלב שנמצאו אי פעם . הנתונים מצביעים על כך שחומר הכוכב שהועף מתפשט במהירות של כ-3.2 מיליון קילומטרים לשעה, ושהפיצוץ המקורי התרחש לפני כ-1,700 שנה בלבד .

התגלית התאפשרה בזכות שילוב של יכולות הראייה ברזולוציה גבוהה של צ'נדרה ו-XMM-Newton בקרני רנטגן, יחד עם נתוני רדיו משלימים ממערך הטלסקופים MeerKAT שבדרום אפריקה, ונתונים אופטיים מסקר Pan-STARRS . ממצא זה מציע הזדמנות נדירה לחקור את מחזור החיים של כוכבים בסביבה הקיצונית ביותר בגלקסיה שלנו.