نگاهی گذرا به مرگ آینده‌ی خورشید

ستاره‌شناسان با استفاده از رصدخانه‌ی دبلیو. ام. کِک در قله‌ی مائوناکِئا در هاوایی، شاهد چنین صحنه‌ی هولناکی از آدم‌خواری کیهانی بودند: یک ستاره‌ی مرده، مشابه خورشید، در حال بلعیدن بقایای سیاره‌ی خردشده‌ی خود – بیش از سه میلیارد سال پس از آن‌که به یک کوتوله‌ی سفید تبدیل شده بود.

به گزارش انتخاب و به نقل از sciencealert؛ این نابودی دیرهنگام به‌شدت غافلگیرکننده است و به گفته‌ی «اِریکا لو بوردِه»، اخترفیزیک‌دان دانشگاه مونترآل در کانادا و نویسنده‌ی اصلی مقاله، «درک ما از تکامل منظومه‌های سیاره‌ای را به چالش می‌کشد».

تصویری از آینده‌ی خورشید ما

این کشف، تصویری هراس‌انگیز از آن‌چه ممکن است در آینده‌ی دور منظومه‌ی شمسی ما رخ دهد، به دست می‌دهد — بیش از پنج میلیارد سال بعد، زمانی که خورشید لایه‌های بیرونی خود را به فضا می‌افکند و به کوتوله‌ی سفیدی سرد و خاموش تبدیل می‌شود.

محققان در جوّ این کوتوله‌ی سفید، وجود ۱۳ عنصر سنگین را شناسایی کرده‌اند — بیشترین تعداد عناصری که تاکنون در یک کوتوله‌ی سفید غنی از هیدروژن مشاهده شده است. این یافته نشان می‌دهد که بقایای بلعیده‌شده متعلق به سیاره‌ای بوده که دست‌کم ۲۰۰ کیلومتر قطر داشته و دارای گوشته‌ی سنگی و هسته‌ی فلزی بوده است؛ مشابه ساختار زمین.

کوتوله‌ی سفید مورد نظر LSPM J0207+3331 نام دارد و در فاصله‌ی ۱۴۵ سال نوری از زمین، در صورت فلکی مثلث (Triangulum) واقع شده است.

چرا این کشف غیرمنتظره است؟

وجود این‌همه عنصر سنگین در یک کوتوله‌ی سفید سرد و غنی از هیدروژن، امری نادر است. لو بوردِه توضیح می‌دهد:

«جوّ این ستارگان مات‌تر است و عناصر سنگین به‌سرعت به مرکز ستاره فرو می‌روند. ما انتظار داشتیم فقط چند عنصر را ببینیم.»

در مقابل، در کوتوله‌های سفید گرم‌تر و غنی از هلیوم، شناسایی این عناصر آسان‌تر است، زیرا هلیوم شفاف‌تر است و عناصر برای فرو رفتن در جوّ به میلیون‌ها سال زمان نیاز دارند — در حالی که در کوتوله‌های سرد و هیدروژنی، این فرآیند تنها چند روز طول می‌کشد.

با این حال، کوتوله‌های سفید غنی از هیدروژن بسیار فراوان‌اند و اکثریت ستارگان مرده‌ی شبیه خورشید را تشکیل می‌دهند. آن‌ها همچنین از کهن‌ترین اجرام کهکشان راه شیری محسوب می‌شوند. بنابراین، این مطالعه راه تازه‌ای برای بررسی تکامل بلندمدت منظومه‌های سیاره‌ای در اطراف ستارگان مرده‌ی مشابه خورشید ارائه می‌کند.

رازهایی که در دل ویرانی نهفته است

از قضا، این کوتوله‌های سفید می‌توانند ترکیب شیمیایی سیارات ازبین‌رفته را با نابود کردنشان آشکار کنند. جزئیاتی مانند ترکیب شیمیایی یا اندازه‌ی هسته‌ی یک سیاره، مستقیماً قابل مشاهده نیست. اما زمانی که سیاره در اثر گرانش کوتوله‌ی سفید متلاشی و بلعیده می‌شود، اثر انگشت شیمیایی عناصرش در جوّ هیدروژنی پیش‌تر پاک و خالص آن ستاره باقی می‌ماند.

بر اساس داده‌ها، پژوهشگران دریافته‌اند که سیاره‌ی نابودشده دارای هسته‌ای بسیار متراکم بوده که حدود ۵۵ درصد از جرم کل آن را تشکیل می‌داده است. برای مقایسه، نسبت جرم هسته در سیاره‌ی عطارد حدود ۷۰ درصد و در زمین حدود ۳۲ درصد است.

منظومه‌ای که پس از مرگ ستاره هنوز آشوب دارد

این پژوهش همچنین نشان می‌دهد که حتی پس از مرگ یک ستاره، منظومه‌اش ممکن است برای مدت طولانی بی‌ثبات باقی بماند.

«چیزی آشکارا این منظومه را مدت‌ها پس از مرگ ستاره بر هم زده است»، می‌گوید جان دبس، اخترشناس مؤسسه‌ی علوم تلسکوپ فضایی در بالتیمور و از نویسندگان همکار این مطالعه.

مکانیسم دقیق این پدیده هنوز ناشناخته است. با مرگ و از دست دادن جرم ستاره، مدار سیارات و اجرام پیرامون آن می‌تواند ناپایدار شود. از سوی دیگر، ممکن است سیاره‌ی تکه‌تکه‌شده بر اثر تأثیر گرانشی سایر سیارات منظومه از مدارش خارج شده باشد. این ناپایداری دیرهنگام، به گفته‌ی دبس، «می‌تواند نشانه‌ای از فرآیندهای پویای بلندمدتی باشد که هنوز به‌درستی نمی‌شناسیم».

سرنخ‌هایی از یک جنایت کیهانی

پژوهشگران امیدوارند در آینده بتوانند مشخص کنند آیا نابودی این سیاره بر اثر تأثیر سیاراتی به اندازه‌ی مشتری بوده که سیارات کوچک‌تر را از مدار بیرون می‌رانند یا نه. البته چنین سیارات غول‌پیکری به‌دلیل دمای بسیار پایین و فاصله‌ی زیاد از کوتوله‌ی سفید، شناسایی دشواری دارند.

با این حال، شاید بتوان از داده‌های آرشیوی تلسکوپ فضایی گایا (متعلق به آژانس فضایی اروپا) که اکنون بازنشسته شده، و همچنین داده‌های فروسرخ تلسکوپ جیمز وب، سرنخ‌هایی برای شناسایی عامل یا عاملان این «جنایت کیهانی» که سه میلیارد سال پیش آغاز شده، به دست آورد. این داده‌ها می‌توانند به درک بهتر تکامل چندسیاره‌ای در منظومه‌های مرده‌ی دیگر در سراسر جهان کمک کنند.

درسی برای درک مرگ و زندگی سیارات

در نهایت، بررسی ترکیب سیاراتی که توسط کوتوله‌های سفید نابود شده‌اند، به اخترشناسان امکان می‌دهد تا نظریه‌های مربوط به شکل‌گیری و تحول سیارات فراخورشیدی را در مقیاس کهکشانی بیازمایند — و شاید سرانجام راز چگونگی پیدایش، رشد و مرگ جهان‌های بیگانه (از جمله سیاراتی شبیه زمین) را برملا کنند.

این پژوهش در نشریه‌ی The Astrophysical Journal منتشر شده است.