Cygnus X-1: رازگشایی از معمای پرتو ایکس یک منظومه ستاره‌ای
در اعماق صورت فلکی ماکیان، جرم نامرئی‌ای به نام Cygnus X-1 (سیکنس ایکس-۱) پنهان شده است. این جرم آسمانی، نخستین منبع پرتو ایکس کهکشانی بود که کشف شد. کشف آن در دوران جنگ سرد و زمانی صورت گرفت که موشک‌های تحقیقاتی مجهز به ابزارهای حساس به پرتو ایکس، به بالای جو زمین فرستاده شدند.
دانشمندان علاوه بر کشف این منابع پرتو ایکس، به دنبال تفکیک رویدادهای پرانرژی فضایی از احتمال حملات موشکی بودند. در نتیجه، در سال 1964، مجموعه‌ای از موشک‌ها به فضا پرتاب شدند و اولین آشکارسازی این جرم مرموز در صورت فلکی ماکیان رخ داد. Cygnus X-1 منبع بسیار قوی پرتو ایکس بود، اما هیچ معادل مرئی در نور عادی نداشت. سوال این بود: این جرم ناشناخته چیست؟
کشف این جرم، دریچه جدیدی را به سوی درک پدیده‌های پرانرژی در کیهان گشود و زمینه را برای مطالعات بیشتر در حوزه اخترشناسی پرتو ایکس فراهم کرد.
ردیابی منشاء Cygnus X-1: از امواج رادیویی تا سیاهچاله
کشف Cygnus X-1 گام مهمی در اخترشناسی پرتو ایکس بود. با پیشرفت ابزارهای رصدی، دانشمندان درک بهتری از ماهیت این جرم آسمانی پیدا کردند. انتشار امواج رادیویی طبیعی از Cygnus X-1 به تعیین دقیق موقعیت آن کمک شایانی کرد. به نظر می‌رسید این منبع در نزدیکی ستاره‌ای به نام HDE 226868 قرار دارد.
با این حال، ستاره HDE 226868 نمی‌توانست منبع اصلی پرتو ایکس و امواج رادیویی باشد، زیرا دمای آن برای تولید چنین تشعشعات شدیدی کافی نبود. بنابراین، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که جرم دیگری در این منظومه وجود دارد؛ جرمی بسیار عظیم و قدرتمند. اما این جرم چه می‌توانست باشد؟
رصدهای بعدی نشان داد که جرمی به اندازه یک سیاهچاله ستاره‌ای در حال گردش به دور ستاره‌ای ابرغول آبی است. سن این منظومه حدود پنج میلیارد سال تخمین زده می‌شود که با طول عمر یک ستاره با جرم 40 برابر جرم خورشید مطابقت دارد. چنین ستاره‌ای پس از گذراندن عمر خود، بخشی از جرمش را از دست داده و در نهایت به یک سیاهچاله تبدیل می‌شود. تابش پرتو ایکس و امواج رادیویی احتمالاً از فوران‌های جرمی (Jets) ناشی می‌شود که از سیاهچاله به بیرون پرتاب می‌شوند و انرژی کافی برای تولید این امواج پرقدرت را دارند.
ویژگی‌های خاص Cygnus X-1: یک سیستم دوتایی پرتو ایکس و یک میکروکوازار
دانشمندان، Cygnus X-1 را یک منبع پرتو ایکس کهکشانی و یک سیستم دوتایی پرتو ایکس با جرم بالا می‌نامند. این بدان معناست که دو جرم در حال گردش به دور یک مرکز جرم مشترک هستند. مقدار زیادی ماده در یک قرص اطراف سیاهچاله وجود دارد که تا دماهای بسیار بالا گرم می‌شود و پرتوهای ایکس را تولید می‌کند. فوران‌های جرمی (Jets) نیز مواد را با سرعت بسیار بالایی از ناحیه سیاهچاله دور می‌کنند.
نکته جالب این است که دانشمندان، منظومه Cygnus X-1 را به عنوان یک میکروکوازار نیز در نظر می‌گیرند. میکروکوازارها ویژگی‌های مشترک زیادی با کوازارها (منابع رادیویی شبه ستاره‌ای) دارند. کوازارها اجرام فشرده، بسیار پرجرم و بسیار درخشان در پرتو ایکس هستند که در سراسر جهان قابل مشاهده‌اند و تصور می‌شود هسته‌های فعال کهکشانی با سیاهچاله‌های ابرپرجرم باشند. یک میکروکوازار نیز بسیار فشرده، اما بسیار کوچکتر و همچنین درخشان در پرتو ایکس است. در واقع میکروکوازارها نسخه کوچکتر و نزدیک‌تر کوازارها هستند که به دانشمندان اجازه مطالعه دقیق‌تر فرآیندهای رخ داده در اطراف سیاهچاله‌ها را می‌دهند.
چگونه جرمی مشابه Cygnus X-1 شکل می‌گیرد؟
تشکیل Cygnus X-1 در یک گروه از ستارگان به نام انجمن OB3 رخ داده است. این ستارگان نسبتاً جوان اما بسیار پرجرم هستند. آن‌ها عمر کوتاهی دارند و می‌توانند اجرام زیبا و جذاب، مانند بقایای ابرنواختر یا سیاهچاله‌ها، را بر جای بگذارند.
ستاره‌ای که سیاهچاله را در این منظومه ایجاد کرده، "ستاره مادر" نامیده می‌شود و احتمالاً قبل از تبدیل شدن به سیاهچاله، حدود سه چهارم جرم خود را از دست داده است. سپس مواد باقی‌مانده در منظومه، تحت تأثیر گرانش سیاهچاله به دور آن می‌چرخند. با حرکت مواد در قرص برافزایشی، به دلیل اصطکاک و فعالیت میدان مغناطیسی، گرم می‌شوند. این فرآیند باعث انتشار پرتوهای ایکس می‌شود. بخشی از این مواد نیز به درون فوران‌های جرمی (Jets) هدایت شده و فوق‌العاده داغ می‌شوند که در نتیجه آن، امواج رادیویی منتشر می‌کنند.
به دلیل فعالیت‌های موجود در ابر و فوران‌های جرمی، سیگنال‌های ساطع شده در فواصل زمانی کوتاه نوسان (تپش) دارند. این انتشارات و تپش‌ها توجه ستاره شناسان را به خود جلب کرده‌اند. علاوه بر این، ستاره همدم نیز از طریق بادهای ستاره‌ای در حال از دست دادن جرم است. این مواد نیز به درون قرص برافزایشی اطراف سیاهچاله کشیده شده و به پیچیدگی فرآیندهای در حال وقوع در این منظومه می‌افزایند.
دانشمندان به مطالعه Cygnus X-1 ادامه می‌دهند تا اطلاعات بیشتری در مورد گذشته و آینده آن به دست آورند. این منظومه، نمونه‌ای جذاب از چگونگی ایجاد اجرام عجیب و شگفت‌انگیز توسط ستارگان و تحول آن‌ها است که سرنخ‌هایی از وجود آن‌ها در فاصله‌های سال‌های نوری ارائه می‌دهد.
- نجوم
- علم
