ستاره‌ای که تولد دوباره‌اش را با درخششی ناگهانی اعلام کرد

سحابی پوماهی. مشاهدات چند دهه‌ای نشان داده که دمای سطح ستاره‌ی مرکز این سحابی با نام SAO 244567، تا ۴۰ هزار درجه‌ی سانتیگراد افزایش یافته. اکنون بر پایه‌ی طیف‌سنجی‌ها، این ستاره دوباره رو به خنک شدن گذاشته.

یک گروه بین‌المللی از اخترشناسان با بهره از تلسکوپ فضایی هابل توانسته‌اند روند فرگشت و تکامل یک ستاره را در زمان واقعی ببینند. در یک بازه‌ی زمانی بیش از ۳۰ ساله، افزایش‌های چشمگیری در دمای ستاره‌ای به نام SAO 244567 دیده شده. این ستاره که اکنون دارد دوباره خنک می‌شود، جوان شده و دوباره زندگیش را از یکی از گام‌های پیشین زندگی ستاره‌ای آغاز کرده است. بنابراین این نخستین ستاره‌ی باز-تولد یافته است که تولد دوباره‌اش هم در گام گرم شدن و هم در گام خنک شدنش دیده شده.

جهان هستی پیوسته در تغییر است ولی بیشتر فرآیندهای آن به اندازه‌ای کُند انجام می‌شوند که عمر انسان برای دنبال کردنشان بسنده نمی‌کند. ولی اکنون یک گروه بین‌المللی از اخترشناسان یک مورد استثنایی را دیده‌اند. نیکول رایندل از دانشگاه لیستر بریتانیا و نویسنده‌ی اصلی پژوهش می‌گوید: «ستاره‌ی SAO 244567 از نمونه‌های کمیابیست که به ما اجازه داده تا فرگشت یک ستاره را در زمان واقعی ببینیم. این ستاره در مدت بیش از ۲۰ سال دمایش دو برابر شده و به ما امکان داده ببینیم که چگونه موادی که خودش در گذشته پس زده بوده و اکنون به نام سحابی پوماهی شناخته می‌شوند را یونیزه می‌کند.»

ستاره‌ی SAO 244567 که ۲۷۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارد، ستاره‌ی مرکزی سحابی پوماهی است و در رصدهایی که در بیش از ۴۵ سال گذشته انجام شده، روند دگرگونی‌های آن مشاهده شده است. میان سال‌های ۱۹۷۱ و ۲۰۰۲، دمای سطح این ستاره به شدت افزایش یافت و ۴۰ هزار درجه‌ سانتیگراد بالاتر رفت. اکنون رصدهای تازه‌ای که به کمک دستگاه "طیف نگار ریشه های کیهانی (COS)" روی تلسکوپ فضایی هابل انجام شده نشان داده‌اند که ستاره‌ی SAO 244567 دوباره شروع به خنک شدن و گسترش یافتن (پف کردن) کرده است.

نمایی ثابت از یک ویدیو که روند فرگشت سریع ستاره‌ی SAO 244567 را نشان می‌دهد. ویدیو را در ادامه ببینید و توضیحش را بخوانید-تصویر بزرگ‌تر

این چیز نامعمولی است، گرچه بی‌سابقه نیست [۱]، و گرمایِش سریع SAO 244567 را می‌توانیم به سادگی با در نظر گرفتن جرم آغازینی به اندازه‌ی ۳ تا ۴ برابر خورشید برای آن توضیح دهیم. ولی داده‌ها نشان می‌دهند که جرم آغازین SAO 244567 می‌بایست هم‌اندازه‌ی خورشید ما بوده باشد. چنین ستارگان کم‌جرمی به طور معمول در مدت درازتری تغییر و دگرگونی می‌یابند، پس این که SAO 244567 دچار گرمایشی به این سرعت شده تا دهه‌ها یک راز بود.

رایندل و گروهش در سال ۲۰۱۴ نظریه‌ای ارایه کردند که هم مساله‌ی افزایش سریع دمای SAO 244567 و هم جرم کم آن را حل می‌کرد. بر پایه‌ی نظریه‌ی آنها، دلیل این افزایش دما چیزی بود که به نام "رویداد درخش پوسته‌ی هلیم" (helium-shell flash event) شناخته می‌شود: یک سوختن کوتاه‌مدت هلیم بیرون از هسته‌ی ستاره. [۲]

این نظریه [در آن سال] یک مفهوم و پیامد بسیار روشن برای آینده‌ی SAO 244567 داشت: اگر به راستی چنین درخشی در آن رخ داده، پس ستاره‌ی مرکزی باید [در آینده] دوباره آغاز به گسترش و سرد شدن کند- یعنی دوباره به گام پیشین فرگشت خود بازگردد. و این دقیقا چیزیست که رصدهای تازه آن را نشان داده و تایید می‌کنند. چنانچه رایندل توضیح می‌دهد: «آزاد شدن انرژی هسته‌ای در آن درخش، ستاره‌ که در آن زمان بسیار فشرده بود را واداشت تا دوباره پف کند و اندازه‌ای غول‌آسا بیابد- یک سناریوی تولد دوباره.»

این تنها نمونه از چنین ستاره‌ای نیست، ولی نخستین بارست که یک ستاره در هر دو گام از چنین دگرگونی‌ای- گام گرمایش و گام سرمایش- دیده می‌شود.

با این حال هنوز هیچ مدل فرگشت ستاره‌ای نمی‌تواند رفتار SAO 244567 را به طور کامل توضیح دهد. رایندل می‌گوید: «ما برای توضیح برخی از جزییات رفتاری SAO 244567 که هنوز ناشناخته هستند نیاز به محاسبه‌های پالوده (پالایش یافته) داریم. این محاسبه‌ها نه تنها می‌توانند به شناخت بهتر ما از خود ستاره کمک کنند، بلکه می‌توانند بینش ژرف‌تری درباره‌ی فرگشت ستاره‌ی مرکزی سحابی‌های سیاره‌نما (سیاره‌ای) به ما بدهند.»

تا زمانی که اخترشناسان به مدل‌های پالوده‌تری برای چرخه‌ی زندگی ستارگان دست نیابند، جنبه‌های فرگشت SAO 244567 نیز در هاله‌ای از راز باقی خواهند ماند.

--------------------------------------------

توضیح ویدیو:

این پویانمایی دگرگونی‌های سریع SAO 244567 را نشان می‌دهد. ویدیو از ۱۰۳۰۰ پیش از میلاد آغاز می‌شود؛ در آن زمان، بزرگی این ستاره ۱۵۲ برابر خورشید بود و دمایی خدود ۳۵۰۰ درجه‌ی سانتیگراد داشت که به آن رنگی نارنجی داده بود. ستاره تا پیش از این گام زندگیش، نیمی از جرم آغازین خود را از دست داده بود.

پس از ۱۰ هزار سال، ستاره به آرامی فشرده می‌شود و اندازه‌اش به تنها ۴۰ برابرخورشید می‌رسد؛ همزمان، دمای آن هم به ۶۸۰۰ درجه رسیده و رنگش از نارنجی به سفید-زرد می‌گراید. با افزایش دمای ستاره و رسیدن به حدود ۲۰ هزار درجه، همجوشی هلیم درون ستاره به ناگهان دوباره آغاز می‌شود: تَپ گرمایی دیرهنگام (late thermal pulse).

پش از این درخش ناگهانی، دمای ستاره به سرعت بالا می‌رود و به یک ستاره‌ی آبی-سفید با دمای ۲۱۰۰۰ درجه‌ی سانتیگراد و تنها ۴ برابر بزرگ‌تر از خورشید تبدیل می‌شود. SAO 244567 باز هم فشرده‌تر می‌شود تا به تنها یک سوم بزرگی خورشید و دمای ۶۰ هزار درجه‌ی سانتیگراد می‌رسد؛ این وضعیتی بود که در سال ۲۰۰۲ به آن رسیده بود. اکنون مشاهدات تازه نشان می‌دهند که این ستاره هنوز آبی و داغ -با دمای ۵۰ هزار درجه- است ولی دوباره آغاز به گسترش (انبساط) کرده و اکنون به بزرگیِ جدود دو سوم خورشید رسیده است.

ستاره‌ی SAO 244567 تا چند سده‌ی دیگر به گسترش خود ادامه می‌دهد و با رسیدن دوباره به ابعاد غول‌آسا، دوباره رنگش نارنجی می‌شود -همان گونه که در پایان این پویانمایی می‌بینید.

--------------------------------------------

یادداشت‌ها:

۱] ستاره‌ی دیگری که گمان می‌رود دستخوش یک چنین رویداد درخش پوسته‌ی هلیم شده (یادداشت ۲ را ببینید)، ستاره‌ی "اف‌جی پیکان" در صورت فلکی پیکان (سهم) است، و بنابراین ستاره‌ی SAO 244567 دومین نمونه‌ی شناخته شده به شمار می‌رود ولی اجرام دیگری که سناریوی "تولد دوباره" برایشان رخ می‌دهد هم شناخته شده‌اند، از جمله "جرم ساکورای" در صورت فلکی کمان.

۲] رویدادهای درخش هلیم که به نام "تپ‌های گرمایی دیرهنگام" نیز شناخته می‌شوند، در اواخر زندگی ۲۵% از ستارگان کم‌جرم تا میان‌جرم رخ می‌دهند. این ستارگان پس از گذراندن گام "رشته‌ی اصلی"، وارد گام غول سرخ می‌شوند، گامی که ستاره در آن پف می‌کند و گسترش بسیار چشمگیری پیدا می‌کند. تغییرات گوناگونی در این گام در همنهش شیمیایی و ساختار فیزیکی ستاره روی می‌دهد- تا پایان آن، بیشتر هلیم درون هسته می‌سوزد و جایش را کربن و اکسیژن می‌گیرد. همجوشی هلیم در پوسته‌ی نازکی پیرامون هسته ادامه می‌یابد، ولی سپس با ته کشیدن هلیم، خاموش می‌شود. این باعث می‌شود هیدروژن در لایه‌ای بالای لایه‌ی هلیم، آغاز به همجوشی کند. با انباشت دوباره‌ی هلیم به اندازه‌ی کافی، همجوشی هلیم هم دوباره آغاز می‌شود و به یک تَپ گرمایی (thermal pulse) می‌انجامد که سرانجام باعث می‌شود ستاره گسترده شده، خنک شود و به طور گذرا روشن‌تر گردد.

--------------------------------------------

به کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بپیوندید:

http://telegram.me/onestar_in_sevenskies

واژه نامه:

stellar evolution - star - SAO 244567 - Nicole Reindl - University of Leicester - UK - ionising - Stingray Nebula - Earth - Cosmic Origins Spectrograph - COS - NASA - ESA - Hubble Space Telescope - Sun - helium - core - nuclear energy - planetary nebula - helium flash event - FG Sagittae - constellation Sagitta - Sakurai - Sagittarius - late thermal pulses - main sequence - red giant - carbon - oxygen - fusion - hydrogen

منبع: spacetelescope

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان