این ستاره‌ها گرسنه هستند!

ستاره‌های مرده که به کوتوله‌های سفید معروف هستند، از نظر جرم مشابه خورشید و از نظر اندازه مشابه زمین هستند. آن‌ها در کهکشان ما رایج هستند و ۹۷ درصد از ستاره‌های کهکشان راه شیری را تشکیل می‌دهند. همان طور که ستاره‌ها به پایان زندگی خود می‌رسند، هسته آن‌ها فرو می‌ریزد و به یک کوتوله سفید متراکم تبدیل می‌شوند و کهکشان ما را مانند یک قبرستان جلوه می‌دهند.

به گزارش ایسنا، با وجود رایج بودن کوتوله‌های سفید، ترکیب شیمیایی این بقایای ستاره‌ای سال‌ها معمای ستاره‌شناسان بوده است. وجود عناصر فلزی سنگین مانند سیلیکون، منیزیم و کلسیم روی سطح بسیاری از این اجرام فشرده، یک کشف گیج‌کننده است که انتظارات ما را از رفتار ستاره‌ها به چالش می‌کشد.

«تاتسویا آکیبا» (Tatsuya Akiba)، دانشجوی فارغ‌التحصیل «مؤسسه مشترک اخترفیزیک آزمایشگاهی» (JILA) وابسته به «دانشگاه کلرادو بولدر» (CU Boulder) گفت: ما می‌دانیم که اگر این فلزات سنگین روی سطح کوتوله سفید وجود داشته باشند، کوتوله سفید آن قدر متراکم می‌شود که این فلزات سنگین خیلی سریع به سمت هسته بروند. بنابراین، شما نباید هیچ فلزی را روی سطح یک کوتوله سفید ببینید؛ مگر این که کوتوله سفید به طور فعال در حال خوردن چیزی باشد.

اگرچه کوتوله‌های سفید می‌توانند اجرام مجاور گوناگونی را مانند دنباله‌دار‌ها یا سیارک‌ها مصرف کنند، اما پیچیدگی‌های این فرآیند هنوز به طور کامل بررسی نشده است. در هر حال، این رفتار ممکن است کلید کشف راز ترکیب فلزی یک کوتوله سفید را داشته باشد و به افشاگری‌های هیجان‌انگیز درباره پویایی کوتوله سفید کمک کند.

آکیبا و «آن ماری مادیگان» (Ann-Marie Madigan)، استاد اخترفیزیک و علوم سیاره‌ای دانشگاه کلرادو بولدر معتقدند که دلیلی پیدا کرده‌اند مبنی بر این که چرا این زامبی‌های ستاره‌ای، سیاره‌های کوچک نزدیک خود را می‌خورند. آن‌ها با استفاده از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای، یک کوتوله سفید را شبیه‌سازی کردند که در طول شکل‌گیری خود، ضربه‌ای را به خاطر از دست دادن جرم دریافت می‌کند و حرکت و پویایی همه مواد اطراف را تغییر می‌دهد.

پژوهشگران در ۸۰ درصد آزمایش‌های خود مشاهده کردند که پس از وارد شدن ضربه، مدار‌های دنباله‌دار‌ها و سیارک‌ها کشیده و هم‌تراز شدند. علاوه بر این، حدود ۴۰ درصد از سیاره‌های کوچکی که بعدا خورده می‌شوند، از مدار‌های پس‌رونده می‌آیند.

پژوهشگران، شبیه‌سازی‌های خود را برای بررسی پویایی کوتوله سفید پس از ۱۰۰ میلیون سال گسترش دادند. آن‌ها دریافتند که سیاره‌های کوچک کوتوله سفید هنوز مدار‌های کشیده‌ای دارند و به عنوان یک واحد منسجم حرکت می‌کنند. چنین نتیجه‌ای پیشتر دیده نشده بود.

مادیگان گفت: این همان چیزی است که من فکر می‌کنم در مورد نظریه ما منحصربه‌فرد است. ما می‌توانیم توضیح دهیم که چرا رویداد‌های برافزایش بلندمدت هستند. در حالی که مکانیسم‌های دیگر ممکن است یک رویداد برافزایش اصلی را توضیح دهند، شبیه‌سازی‌های ما نشان می‌دهند که چرا این رویداد هنوز صد‌ها میلیون سال بعد رخ می‌دهد.

از آنجا که گروه پژوهشی مادیگان روی پویایی گرانشی تمرکز دارد، بررسی گرانش اطراف کوتوله‌های سفید، یک تمرکز طبیعی به نظر می‌رسد.

آکیبا گفت: شبیه‌سازی‌ها به ما کمک می‌کنند تا پویایی اجرام اخترفیزیکی گوناگون را درک کنیم؛ بنابراین در این شبیه‌سازی، یک گروه از سیارک‌ها و دنباله‌دار‌ها را به دور یک کوتوله سفید پرتاب می‌کنیم که به طور قابل توجهی بزرگ‌تر است و می‌بینیم که با تکامل شبیه‌سازی، کوتوله سفید کدام یک از سیارک‌ها و دنباله‌دار‌ها را می‌خورد.

پژوهشگران امیدوارند در پروژه‌های آینده بتوانند شبیه‌سازی‌های خود را به مقیاس‌های بزرگ‌تری برسانند و چگونگی تعامل کوتوله‌های سفید را با سیارات بزرگ‌تر بررسی کنند.

آکیبا توضیح داد: پژوهش‌های دیگر نشان داده‌اند که اجرام کوچک مانند سیارک‌ها و دنباله‌دار‌ها ممکن است تنها منبع آلودگی فلزی روی سطح کوتوله سفید نباشند. بنابراین، کوتوله‌های سفید ممکن است از یک جرم بزرگ‌تر مانند یک سیاره تغذیه کنند.

این یافته‌های جدید، اطلاعات بیشتری را درباره شکل‌گیری کوتوله‌های سفید آشکار می‌کنند که برای درک چگونگی تغییر منظومه‌های خورشیدی در طول میلیون‌ها سال مهم هستند. همچنین، آن‌ها به آشکار کردن منشأ و تکامل آینده منظومه شمسی کمک می‌کنند و اطلاعات بیشتری را درباره شیمی موجود در آن ارائه می‌دهند.

مادیگان گفت: بیشتر سیارات جهان در نهایت به دور یک کوتوله سفید می‌چرخند. ممکن است ۵۰ درصد از منظومه‌ها از جمله منظومه شمسی خودمان توسط ستاره خود خورده شوند. اکنون ما مکانیسمی را برای توضیح دادن دلیل رخ دادن این اتفاق داریم.

این پژوهش در «The Astrophysical Journal Letters» به چاپ رسید.