ستاره مرده ای که دارد سیاره اش را نابود می کند

* دانشمندان با بهره از تلسکوپ فضایی کپلر در ماموریت K2، به شواهد نیرومندی دست یافته اند که نشان می دهد یک سیاره ی سنگی کوچک همچنان که در مداری مارپیچی به گرد یک ستاره ی کوتوله ی سفید می چرخد، دارد خرد می شود و از هم فرو می پاشد.

* این یافته مایه ی اعتبار نظریه ای ۱۰ ساله است که می گوید کوتوله های سفید می توانند سیاره های بازمانده در سامانه‌ی خودشان را "بخورند" و نابود کنند.

اندرو وندربرگ، دانشجوی کارشناسی ارشد از مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین در کمبریج ماساچوست می گوید: «ما برای نخستین بار بیننده ی فروپاشی یک "سیاره ی" مینیاتوری زیر فشار گرانش ستاره اش هستیم که دارد در اثر نور و گرمای ستاره بخار می شود و بارانی از مواد سنگی را بر روی ستاره اش می باراند.» وندربرگ نویسنده ی اصلی پژوهشنامه ای درین باره است که در نشریه ی نیچر انتشار یافته.

در این نمای هنری (نقاشی)، یک جرم سنگی کوچک را می بینیم که دارد به گرد یک ستاره ی کوتوله ی سفید می چرخد و همزمان بخار می شود. اخترشناسان در داده های ماموریت K2 برای نخستین بار گذرهای یک جرم سیاره ای از برابر یک کوتوله ی سفید را دیده اند. این جرم به آرامی از هم خواهد پاشید و گَردی از فلزات (عنصرهای سنگین تر از هیدروژن و هلیوم) را بر سطح ستاره به جا خواهد گذاشت. تصویر بزرگ تر

ستارگانی مانند خورشید ما در پایان عمرشان پف می کنند و به غول های سرخ تبدیل می شوند و در این فرآیند، کم کم حدود نیمی از جرمشان را از دست می دهند. هسته ی به جامانده ی آن ها هم در اثر رُمبش گرانشی کوچک شده و به حدود ۱/۱۰۰ اندازه ی آغازین ستاره می رسد، یعنی چیزی در اندازه ی زمین. این پسمانده ی مُرده و چگال به نام کوتوله ی سفید شناخته می شود.

این خرده‌سیاره ی در هم شکسته که از تکه های های سنگ و غبار و مواد دیگر ساخته شده، به اندازه ی یک سیارکِ بزرگ است و نخستین جرم سیاره ای است که گذرش از برابر یک کوتوله ی سفید دیده شده. این جرم هر ۴.۵ ساعت یک بار به گرد یک کوتوله ی سفید به نام WD 1145+017 می چرخد. فاصله ی آن از ستاره بسیار کم است و گرمای سوزان و نیروی گرانشی خرد کننده ای را تحمل می کند.

در نخستین برنامه ی رصدی ماموریت K2 که از ۳۰ می تا ۲۱ اوت ۲۰۱۴ ادامه داشت، بخشی از آسمان در صورت فلکی دوشیزه بررسی شد که به اندازه گیری تغییرات کوچک در نور این کوتوله ی سفید دوردست انجامید. زمانی که یک جرم از دیدگاه تلسکوپ، از برابر ستاره ای می گذرد، اُفتی در نور ستاره ثبت می شود. اُفت های دوره ای نور یک ستاره نشان دهنده ی وجود جرمی در مدار آن ستاره خواهد بود.

یک گروه پژوهشی به رهبری وندربرگ الگویی ناشناخته ولی تا اندازه ی آشنا را در داده های این برنامه پیدا کردند. نور این کوتوله ی سفید در هر ۴.۵ ساعت یک بار، و هر بار به اندازه ی ۴۰ درصد کاهش می یافت ولی گذر این سیاره ی کوچک، سیگنال معمول متقارن و U-شکلی که در سامانه های دیگر دیده شده بود را نداشت. الگوی آن نامتقارن، با یک شیب تند از یک سمت  وشیبی ملایم از سمت دیگر بود که می توانست نماینده ی وجود یک دُم دنباله دار-مانند باشد. این ویژگی ها با هم نشان می دادند که حلقه ای از سنگ و غبار دارد به گرد کوتوله ی سفید می چرخد، و احتمالا سیاره ای کوچک آنجاست که دارد بخار می شود.

وندربرگ می گوید: «ناگهان در آخرین شب رصدها با پی بردن به چیزی که پیرامون این کوتوله ی سفید رخ می داد، همه چیز برایمان روشن شد. شکل و ژرفای تغییرکننده ی گذر، نشانه های انکارناپذیری بودند.»

وندربرگ و گروهش به جز شکل نامعمول گذر، نشانه های عنصرهای سنگین تری را هم در جو کوتوله ی سفیدِ WD 1145+017 یافتند؛ این هم در آن نظریه ی ۱۰ ساله  پیش بینی شده بود.

در این نمودار، مدلی از منحنی های نور را می بینیم. منحنی سرخ شکل متقارنی دارد و مربوط به گذر یک سیاره ی فرضی به اندازه ی زمین است ولی منحنی آبی شکلی نامتقارن دارد و در اثر گذر یک سیاره ی کوچکِ در حال فروپاشی و دُم غباریِ دنباله دار-گونه اش پدید آمده. نقطه های سیاه اندازه های ثبت شده از WD 1145+017 در ماموریت K2 هستند.

کوتوله های سفید با توجه به گرانش نیرومندی که دارند، انتظار می رود سطحشان از نظر شیمیایی خالص باشد و تنها عنصرهای سبک هیدروژن و هلیوم روی آن باشد [زیرا همه ی عنصرهای سنگین تر از این دو، در اثر گرانش به سوی مرکز کوتوله کشیده می شوند-م]. ولی سال ها بود که پژوهشگران نشانه هایی از آلودگی جو برخی از کوتوله های سفید با عنصرهای سنگین تری مانند کلسیم، سیلیسیم، منیزیم و آهن را می دیدند. دانشمندان تا مدت ها گمان می بردند که سرچشمه ی این آلودگی یک سیارک و یا سیاره ای کوچک است که در اثر گرانش خودِ کوتوله ی سفید از هم پاشیده.

بررسی و آنالیز همنهش جو این ستاره با بهره از مشاهدات رصدخانه ی ام‌ام‌تیِ دانشگاه آریزونا انجام شد.

فرگال مولالی، دانشمند ماموریت K2 در بنیاد SETI و مرکز پژوهشی ایمز ناسا در مافت فیلد کالیفرنیا می گوید: «نظریه ی ما در یک دهه ی گذشته این بود که این کوتوله های سفید دارند پسمانده های اجرامی سنگی را می خورند، و این یافته ی تازه شاید همان نشانه ی بی چون و چرایی باشد که به دنبالش بودیم. هرچند که هنوز برای پی بردن به سرگذشت این سامانه نیاز به کارهای بسیار بیشتری داریم.» 

استیو هاول، دانشمند پروژه ی K2 در مرکز ایمز هم می گوید: «این یافته نشانگر توانایی و سرشت پیش بینی ناپذیر K2 است. جامعه ی علمی دسترسی کاملی به مشاهدات K2 دارد و از داده های آن برای انجام دامنه ی گسترده ای از کاوش های بیمانند در همه ی زمینه های اخترفیزیکی بهره می گیرد.»

واژه نامه:

NASA - Kepler space telescope - K2 - dwarf star - planet - solar system - star - Andrew Vanderburg - Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics - Nature - red giant - Earth - planetesimal - planetary object - WD 1145+017 - gravitational force - constellation Virgo - comet - tail - transit - element - helium - hydrogen - calcium - silicon - magnesium - iron - asteroid - University of Arizona - MMT Observatory - Fergal Mullally - SETI - Ames Research Center - Steve Howell - metal

منبع: nasa

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان