هم‌ترازی شگفت‌انگیز در محور چرخش ستارگان در خوشه‌های باز

یک گروه پژوهشی از کمیسیون مرکزی انرژی هسته‌ای فرانسه (CEAمرکز ملی پژوهش‌های علمی فرانسه (CNRS)، و دانشگاه گرنوبل-آلپ به وجود یک همترازی شگفت‌انگیز در محور چرخش ستارگان درون خوشه‌های باز پی برده‌اند؛ چیزی که می‌تواند به شناخت شرایط حاکم بر محیط‌های ستاره‌زایی در کهکشان راه شیری به دانشمندان کمک کند. این دستاورد با بهره از داده‌های تلسکوپ فضایی کپلر ناسا و از راه بررسی دسته‌ای از غول‌های سرخ در دو خوشه‌ی باز کهنسال در راه شیری به دست آمد. گزارش این یافته‌ها روز ۱۳ مارس ۲۰۱۷ در برگ نخست نشریه‌ی نیچر آسترونومی منتشر شده است.
بر پایه‌ی شبیه‌سازی‌های عددی، هنگامی که چرخش بیشترین سهم را در انرژی پیش‌خوشه داشته باشد، محورهای چرخش ستارگان هم‌تراز می‌شود.

این پژوهشگران با رصد مستقیم دسته‌ای از ستارگان پیر شرایطی را توصیف کرده‌اند که در زمان تولد ستارگان در کهکشانمان حکمفرما بوده. آنها به ویژه همترازی محورهای چرخش ستارگان در دو خوشه‌ی باز را شناسایی کردند [۱]. این همترازی می‌تواند مدل‌های کنونی ستاره‌زایی را به چالش بکشد. به همراه یافته‌های این پژوهش اخترلرزه‌شناختی، شبیه‌سازی‌های سه-بعدی از رُمبش ابرهای پیش‌ستاره‌ای هم انتشار یافته.

بیشتر ستارگان کهکشان راه شیری از رمبش ابرهای گازی غول‌آسا در مناطقی پوشیده در گاز و غبار، که آنها را در نور دیدنی (مریی) پنهان کرده پدید آمده‌اند. به همین دلیل است که شناخت سازوکار تنظیم‌کننده‌ی ستاره‌زایی یک چالش بزرگ برای اخترفیزیک نوین است. این پژوهش می‌تواند فرآیندهایی که نقشی مهم در فرگشت ستارگان و رشد سیاره‌ها، و به طور کلی در پیدایش و فرگشت کهکشانمان دارند ولی تاکنون نادیده گرفته شده بودند را روشن‌تر کند.

با پیدایش روش‌های بسیار دقیق نورسنجی فضایی [۲]، اخترلرزه‌شناسی هم توانایی کاوش درون ستارگان و تعیین پارامترهای بنیادین آنها را به دست آورده است. این پژوهشگران نور گسیلیده از حدود پنجاه غول سرخ [۳] با جرم‌هایی میان یک تا دو برابر خورشید را بررسی کردند. این ستارگان که در دو خوشه‌ی باز پیر در کهکشان خودمان به نام‌های ان‌جی‌سی ۶۷۹۱ (هشت میلیارد ساله) و ان‌جی‌سی ۶۸۱۹ (دو میلیارد ساله) جای دارند، به مدت چهار سال به طور پیوسته توسط ماهواره‌ی کپلر ناسا رصد می‌شدند و نوسان‌های آشکاری همسان با نوسان‌های خورشید را نمایش می‌دهند.
video
شبیه‌سازی از پیدایش ستارگان یک خوشه‌ی باز (چپ) با زوم بر مرکزی‌ترین بخش خوشه (راست). در این شبیه‌سازی، هنگامی که انرژی جنبشی آغازین ابر مولکولی هم‌اندازه‌ی انرژی آشفته‌ی محیط بود، هم‌ترازی‌ای مانند آنچه تلسکوپ کپلر دیده بود رخ می‌داد. اگر ویدیو اینجا اجرا نشد، می‌توانید آن را در فیسبوک یا کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان ببینید.


محورهای چرخش این ستارگان همگی رو به یک نقطه در آسمان بودند

هزاران حالت نوسانی موجود به دانشمندان امکان داد تا جهت‌گیری محور چرخش هر یک از این ستارگان را به دقت بسنجند. نتیجه غافلگیرکننده بود، زیرا تقریبا همه‌ی این ستارگان (حدود ۷۰ درصد آنها)، محور چرخششان با یکدیگر نزدیک به همتراز بوده و رو به یک نقطه از آسمان بودند. چنان چه انریکو کورسارو، نویسنده‌ی اصلی پژوهش و اخترفیزیکدان CEA می‌گوید: «این به کلی نامنتظره بود زیرا آشفتگی ناشی از حرکت‌های بی‌نظم گاز در خوشه‌ها می‌بایست به راستاهای محوری گوناگون بیانجامد.»

دانشمندان با در نظر گرفتن ریخت‌شناسی خوشه‌های ستاره‌ای و فاصله‌ی چشمگیر میان ستارگان خوشه‌های باز، نتیجه گرفتند که این همترازیِ نزدیک در محورهای چرخش نمی‌تواند در اثر برهم‌کنش‌های کشندی میان ستارگان پدید آمده باشد و می‌بایست ریشه در میلیاردها سال پیش، زمان پیدایش خوشه داشته باشد.

این اخترفیزیکدانان با بهره از شبیه‌سازی‌های سه‌بعدی دیجیتالی هیدرودینامیک توانستند شرایط گوناگونی که بر پیدایش ستارگان حاکم است را بازسازی کنند. در این شبیه‌سازی‌ها به ویژه، با مقایسه‌ی مقدار انرژی مربوط به آشفتگی‌ها، مقدار انرژی‌های گوناگونی برای چرخش آغازین پیش‌خوشه‌ها در نظر گرفته شد [۴]. دانشمندان با بهره از این شبیه‌سازی‌ها توانستند تعیین کنند که محورهای ستارگان به طور کارآمد، زمانی هم‌تراز می‌شود که دستکم ۵۰ درصد از تعادل انرژی کل پیش‌خوشه‌ها مربوط به چرخش باشد. این نشان می‌دهد که ویژگی‌های چرخشی ابر مولکولی (به ویژه سرعت زاویه‌ای کلی آن) به طور کارآمدی به تک-ستارگانی که درونش به دنیا می‌آیند منتقل می‌شود. افزون بر آن، تنها ستارگانی با جرم کافی (دستکم ۰.۷ برابر خورشید) می‌توانند این ویژگی‌ها را به ارث ببرند. در نتیجه، ستارگان کم‌جرم‌تر این همترازی محورِ دیده شده را ندارند زیرا فرآیند پیدایش آنها تا اندازه‌ی بسیاری زیر نفوذ آشفتگی‌ای بوده که با این چرخش زاویه‌ای تداخل می‌کرد.
video
این نمودار تغییرات دامنه‌ی یک مد دوقطبی نوسان (با سه مولفه) را نسبت به زاویه‌ی کجی (انحراف) محور چرخش ستاره نشان می‌دهد. هنگامی که ستاره همتراز با خط دید (کجی صفر درجه) است، تنها مولفه‌ی مرکزی نوسان را می‌شود دید. اگر زاویه ۹۰ درجه باشد، مانند چیزی که ما روی زمین از خورشید می‌بینیم،‌ تنها دو مولفه‌ی انتهای نوسان دیده می‌شوند. با سنجش دامنه‌های نسبی این سه مولفه، می‌توان به زاویه‌ی کجی ستاره پی برد. اگر ویدیو اینجا اجرا نشد، می‌توانید آن را در کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان ببینید.

رافائل گارسیا، اخترفیزیکدان CEA در پایان می‌گوید: «ما اکنون دسته‌ای از قوانین تازه داریم. بررسی ژرفای هسته‌ی غول‌های سرخ دوردست، آگاهی‌های تازه‌ای درباره‌ی شرایط آغازین ستاره‌زایی در این خوشه‌ی ستاره‌ایِ ۸ میلیارد ساله، در زمانی که کیهان هنوز بسیار جوان بود به ما می‌دهد.»

در آینده، با عکس‌هایی که فضاپیمای ام۳ پلاتوی سازمان فضایی اروپا [۵] خواهد گرفت، این پژوهش برای دیگر خوشه‌های ستاره‌ای پرشمار کهکشانمان نیز انجام خواهد شد.

---------------------------------------------
یادداشت‌ها:
۱] خوشه‌ی باز دسته‌ای از ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ ستاره‌ی همسن است که نیروی گرانش، آنها را در کنار یکدیگر نگهداشته.

۲] در اخترلرزه‌شناسی، با سنجش نوسان‌های (حرکت‌های لرزه‌ای) ستارگان می‌توان ساختار درونی آنها را بررسی کرد، زیرا ساختار و همنهش ستارگان با رشد آنها دگرگون می‌شود- مدهای لرزشی‌شان با بالا رفتن سن تغییر می‌کند. بنابراین اخترلرزه‌شناسی به دانشمندان امکان می‌دهد تا برآوردی به نسبت دقیق از سن ستارگان انجام دهند.

۳] غول سرخ ستاره‌ایست که همه‌ی هیدروژن درون هسته‌اش را همجوشانده و به پایان برده.

۴] یک پیش‌خوشه ابری از گاز است که دارد زیر فشار گرانش می‌رمبد.

۵] فضاپیمای "گذرهای سیاره‌ای و نوسان‌های ستارگان" (Plato) که بر پایه‌ی برنامه، در سال ۲۰۴۰ راهی فضا خواهد شد.

--------------------------------------------
به تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بپیوندید:

واژه نامه:
asteroseismology - CEA - CNRS - Université Grenoble-Alpes - rotation axis - star - open cluster - galaxy - Nasa - Kepler mission - red giant - Milky Way - Nature Astronomy - 3D - simulatio - pre-stellar cloud - star formation - astrophysics - planet - photometry - solar mass - NGC 6791 - NGC 6819 - Sun - Enrico Corsaro - tidal interaction - proto-cluster - molecular cloud - angular velocity - rotation axis - Rafael García - core - European Space Agency - M3 Plato - star cluster - hydrogen - Planetary Transits and Oscillations of stars

منبع: sciencedaily
خلاصه برگردان: یک ستاره در هفت آسمان

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه