آغوش مخفی ستارگان توسط آلما فاش شد
یک جفت ستاره در شروع یک فاز مشترک. در این برداشت هنری، ما نمایی از یک سیستم دوتایی بسیار نزدیک می‌بینیم که در آن دو ستاره به تازگی شروع به اشتراک‌گذاری فضای یکسان کرده‌اند. ستاره بزرگتر، یک ستاره غول قرمز، فضایی عظیم و خنک را فراهم کرده است. ستاره کوچکتر با سرعت بیشتری به دور مرکز جرم ستارگان، در محور خود می‌چرخد و به شکلی چشمگیر با محیط جدید خود تعامل دارد. این فعل و انفعال جت‌های قدرتمندی را ایجاد می‌کند که گاز را از قطب‌های خود بیرون می‌اندازد و حلقه‌ای از مواد با حرکت کندتر در خط استوا ایجاد می‌کند.
اعتبار: Danielle Futselaar, artsource.nl
برخلاف خورشید ما، بیشتر ستارگان با یک همدم زندگی می‌کنند. گاهی اوقات، دو ستاره به قدری نزدیک می‌شوند که یکی دیگری را می‌بلعد. هنگامی که ستاره‌شناسان از تلسکوپ آلما برای مطالعه 15 ستاره غیرمعمول استفاده کردند، با شگفتی متوجه شدند که همه آنها اخیراً تحت این مرحله قرار گرفته‌اند. این کشف بینش جدیدی را در مورد دراماتیک‌ترین پدیده‌های آسمان و زندگی، مرگ و تولد دوباره در میان ستارگان نوید می‌دهد.
با استفاده از تلسکوپ غول‌پیکر آلما در شیلی، تیمی از دانشمندان به رهبری دانشگاه فناوری چالمرز 15 ستاره غیرمعمول را در کهکشان ما، کهکشان راه شیری، در فاصله 5000 سال نوری زمین مطالعه کردند. اندازه‌گیری‌های آنها نشان می‌دهد که همه ستارگان دوتایی هستند و همه اخیراً فاز نادری را تجربه کرده‌اند که به خوبی درک نشده است، اما اعتقاد بر این است که منجر به بسیاری از پدیده‌های نجومی دیگر میشود. نتایج آنها این هفته در مجله علمی Nature Astronomy منتشر شده است.
با هدایت آنتن‌های آلما به سمت هر ستاره و اندازه‌گیری نور از مولکول‌های مختلف نزدیک به هر ستاره، محققان امیدوار بودند که سرنخ‌هایی از پس‌زمینه آنها پیدا کنند. این ستارگان با نام مستعار «چشمه‌های آب» برای ستاره‌شناسان به دلیل نور شدید مولکول‌های آب شناخته شده بودند که توسط گازهای غیرمعمول متراکم و با حرکت سریع تولید می‌شوند.
تلسکوپ آلما که در ارتفاع 5000 متری سطح دریا در شیلی قرار دارد، به نور با طول‌موج‌های حدود یک میلی‌متر حساس است که برای چشم انسان نامرئی است، اما برای نگاه کردن از میان لایه‌های ابرهای غبارآلود راه شیری به سمت ستاره‌های پوشیده از غبار ایده‌آل است.
ما در مورد این ستارگان کنجکاو بودیم زیرا به نظر می‌رسد که آنها مقداری غبار و گاز را به فضا پرتاب می‌کنند (برخی به شکل جت‌هایی با سرعت 1.8 میلیون کیلومتر در ساعت). تئو خوری، نویسنده اول مطالعه جدید می‌گوید: در حال ایجاد بودند، اما در عوض ما خیلی بیشتر از آن را پیدا کردیم.
ستارگانی که نیمی از جرم خود را از دست می‌دهند
دانشمندان از این تلسکوپ برای اندازه‌گیری نشانه‌های مولکول‌های مونوکسید کربن، CO، در نور ستاره‌ها و مقایسه سیگنال‌های اتم‌های مختلف (ایزوتوپ‌های) کربن و اکسیژن استفاده کردند. برخلاف مولکول دی‌اکسید کربن، CO2، کشف مونوکسید کربن در فضا نسبتا آسان است و ابزار مورد علاقه ستاره‌شناسان است.
تئو خوری می‌گوید: “به لطف حساسیت فوق‌العاده آلما، ما توانستیم سیگنال‌های بسیار ضعیفی را از چندین مولکول مختلف در گاز پرتاب شده توسط این ستاره‌ها تشخیص دهیم. وقتی به داده‌ها دقت کردیم، جزئیاتی را دیدیم که واقعاً انتظار دیدن آنها را نداشتیم.”
مشاهدات تأیید کرد که ستارگان همگی در حال دمیدن لایه‌های بیرونی خود بودند. ووتر ولمینگز، اخترشناس دانشگاه فناوری چالمرز، یکی از اعضای تیم، توضیح می‌دهد که نسبت اتم‌های مختلف اکسیژن در مولکول‌ها نشان می‌دهد که ستارگان از جنبه‌ای دیگر آنقدرها که به نظر می‌رسیدند افراطی نیستند.
ما متوجه شدیم که این ستارگان زندگی خود را با همان جرم خورشید یا فقط چند برابر بیشتر آغاز کرده‌اند. اکنون اندازه‌گیری‌های ما نشان می‌دهد که آنها تا 50 درصد از جرم کل خود را فقط در چند صد سال گذشته به بیرون پرتاب کرده‌اند. باید واقعاً اتفاقی دراماتیک برای آنها اتفاق افتاده باشد.’
تصویر آلما از منظومه ستاره‌ای چشمه آب W43A که در فاصله حدود 7000 سال نوری از زمین در صورت فلکی عقاب قرار دارد. ستاره دوتایی در مرکز آن بسیار کوچک است که در این تصویر قابل تشخیص نیست. با این حال، اندازه‌گیری‌های آلما نشان می‌دهد که تعامل ستارگان محیط آن را تغییر داده است. دو جت پرتاب شده از ستارگان مرکزی به رنگ آبی (به ما نزدیک می‌شوند) و قرمز (در حال عقب نشینی) دیده می‌شوند. ابرهای گرد و غباری که توسط جت‌ها به داخل کشیده شده‌اند به رنگ صورتی نشان داده شده‌اند.
اعتبار: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), D. Tafoya et al.
یک فاز کوتاه اما صمیمی
چرا چنین ستاره‌های کوچکی به این سرعت جرم خود را از دست دادند؟ دانشمندان نتیجه گرفتند که همه شواهد به یک توضیح اشاره می‌کنند. اینها همه ستاره‌های دوتایی بودند، و همه آنها به تازگی مرحله‌ای را پشت سر گذاشته بودند که در آن دو ستاره فضای یکسانی داشتند که یک ستاره کاملاً توسط دیگری در آغوش گرفته شده بود.
یکی از اعضای تیم دانیل تافویا از دانشگاه فناوری چالمرز می‌گوید: ‘در این مرحله، دو ستاره در یک نوع پیله به دور یکدیگر می‌چرخند. این مرحله که ما آن را فاز ‘پوشش مشترک’ می‌نامیم، واقعا کوتاه است و تنها چند صد سال طول می‌کشد. از نظر نجومی، در یک چشمک زدن تمام میشود.
بیشتر ستارگان در منظومه های دوتایی به سادگی به دور یک مرکز جرم مشترک می‌چرخند. این ستاره‌ها اما فضای مشابهی دارند. این امر می‌تواند یک تجربه تغییر زندگی برای یک ستاره باشد و حتی ممکن است منجر به ادغام کامل ستاره‌ها شود.
دانشمندان بر این باورند که این نوع اپیزود صمیمی می‌تواند به برخی از دیدنی‌ترین پدیده‌های آسمان منجر شود. تئو خوری توضیح می‌دهد که درک چگونگی وقوع آن می‌تواند به پاسخ به برخی از بزرگترین سؤالات ستاره‌شناسان در مورد چگونگی زندگی و مرگ ستاره‌ها کمک کند.
‘چه اتفاقی می‌افتد که باعث انفجار ابرنواختری میشود؟ سیاه‌چاله‌ها چگونه به اندازه‌ای نزدیک می‌شوند که با هم برخورد کنند؟ چه چیزی باعث ایجاد اجرام زیبا و متقارنی میشود که ما آنها را سحابی سیاره‌ای می‌نامیم؟ اخترشناسان برای سال‌ها گمان می‌کردند که پوشش‌های معمولی بخشی از پاسخ به سوالاتی از این دست هستند. اکنون ما روش جدیدی برای مطالعه این مرحله مهم اما مرموز داریم.’
درک مرحله پوشش مشترک همچنین به دانشمندان کمک می‌کند تا در مورد آنچه در آینده بسیار دور اتفاق می‌افتد، مطالعه کنند، زمانی که خورشید نیز تبدیل به یک ستاره بزرگتر و سردتر به غول سرخ میشود و درونی‌ترین سیارات را دربر می‌گیرد.
‘تحقیق ما به ما کمک می‌کند تا بفهمیم چگونه ممکن است این اتفاق بیفتد، اما دیدگاه امیدوارکننده دیگری به من می‌دهد. وقتی این ستارگان در آغوش هم قرار می‌گیرند، غبار و گاز را به فضا می‌فرستند که می‌تواند مواد تشکیل دهنده نسل‌های آینده ستارگان و سیارات شود و دانیل تافویا می‌گوید که آنها پتانسیل زندگی جدید را دارند.
از آنجایی که به نظر می‌رسد این 15 ستاره در مقیاس زمانی انسانی در حال تکامل هستند، تیم قصد دارد به نظارت بر آنها با آلما و سایر تلسکوپ‌های رادیویی ادامه دهد. آنها امیدوارند با تلسکوپ‌های آینده رصدخانه SKA بررسی کنند که ستاره‌ها چگونه جت‌های خود را تشکیل می‌دهند و محیط اطراف خود را تغییر می‌دهند. آنها همچنین امیدوارند در صورت وجود موارد بیشتری از این نوع ستاره‌ها را پیدا کنند.
تئو خوری نتیجه می‌گیرد“در واقع، ما فکر می‌کنیم که ‘چشمه‌های آب’ شناخته شده می‌توانند تقریباً تنها سیستم‌های نوع خود در کل کهکشان ما باشند (منحصر به فرد باشند). اگر این درست باشد، پس این ستاره‌ها واقعاً کلید درک عجیب‌ترین، شگفت‌انگیزترین و مهم‌ترین فرآیندی هستند که دو ستاره می‌توانند در زندگی مشترکشان تجربه کنند.’
توضیح: برخی از ستارگان قدیمی گسیل‌های رادیویی مشخصی را از مولکول های آب نشان می‌دهند. ما فرض می‌کنیم که لکه‌های این انتشار آب، ناحیه واسط بین جت‌ها و مواد اطراف را نشان می‌دهد. ما نام آنها را «چشمه‌های آب» گذاشتیم و این امر می‌تواند نشانه‌ای از این باشد که منبع مرکزی یک سیستم دوتایی است که جت جدیدی را پرتاب می‌کند.
مرحله پوشش مشترک مرحله‌ای از تکامل ستاره‌ای است که وقتی شکل می‌گیرد که یک ستاره با جاذبه فراوان به بلعیدن ستاره همدم خود می پردازد و گاز و غبار ستاره ای دور کل سیستم دوتایی ستاره‌ای را می‌گیرد که شکلی شبیه به کره می‌یابد که در اصطلاح به آن پوشش مشترک گویند که مدت زمان کمی را به خود اختصاص می‌دهد تا ساختاری مثلا شبیه خوشه گوی‌سان پدید آید.
مترجم: مرتضی نادری فرد
منبع:
Secret embraces of stars revealed by Alma
December 16, 2021
Chalmers University of Technology
https://www.sciencedaily.com/releases/2021/12/211216145911.htm