حتی ستارههای در حال مرگ نیز میتوانند سیارههای کاملاً جدیدی به دنیا بیاورند!!
وقتی ستارگان جوان از ابری از هیدروژن مولکولی به هم میپیوندند، قرصی از مواد باقیمانده به نام دیسک پیشسیارهای آنها را احاطه میکند. این دیسک جایی است که سیارات در آن شکل میگیرند و ستارهشناسان در نگاه کردن به آن محیطهای پوشیده و تماشای شکلگیری جهانهای جنینی وارد عمل میشوند. اما ستارههای جوان تنها ستارههایی نیستند که قرصهایی از مواد خام به دور آنها میچرخند.
برخی از ستارههای قدیمی و در حال مرگ نیز دیسک دارند. آیا نسل دوم سیارات تحت چنین شرایطی تشکیل میشوند؟
سیارات پس از تشکیل ستارگان تشکیل میشوند. در منظومه شمسی ما، خورشید حدود 4.6 بیلیون سال پیش و زمین حدود 4.5 بیلیون سال پیش تشکیل شده است. سرنوشت زمین با سرنوشت خورشید در هم تنیده است.
هنگامی که خورشید به عنوان یک غول قرمز منبسط میشود، لایههایی از مواد را به فضا پرتاب میکند و در نهایت به اندازه کافی منبسط میشود تا زمین و سایر سیارات درونی را نابود کند. مشتری و سیارات بیرونی زنده خواهند ماند، اما احتمالا بقیه عمر خود را در مدار یک کوتوله سفید، بقایای خورشید، سپری خواهند کرد.
در این سناریو هیچ سیاره جدیدی نمیتواند در اطراف کوتوله سفید تشکیل شود.
اما خورشید ما کمیاب نسبی است. بسیاری از ستارگان به صورت جفت دوتایی وجود دارند. ستارگان دوتایی هم سن هستند، اما جرم آنها متفاوت است. از آنجایی که جرم اولیه یک ستاره آینده آن را تعیین میکند، ستارگان یک جفت دوتایی طول عمر متفاوتی دارند.
اگر یکی از آن ستارگان جرمی مشابه خورشید ما داشته باشد، به غول سرخ تبدیل میشود و با مرگ، مواد را به فضا پرتاب میکند. اگر ستاره یک شریک دوتایی داشته باشد برای همه آن مواد چه اتفاقی میافتد؟
کشش گرانشی ستاره دوم میتواند باعث شود که مواد پرتاب شده از ستاره در حال مرگ، یک قرص در حال چرخش جدید بسیار شبیه به قرص پیش سیارهای اطراف ستاره زمانی تشکیل دهد که ستاره جوان بود.
ستارهشناسان از قبل میدانستند که ممکن است این اتفاق بیفتد. آنچه جدید است شواهدی است که نشان میدهد نسل دوم سیارات میتوانند در دیسک شکل بگیرند. براساس این مطالعه جدید، جهانهای جدید حدود 10 درصد از ستارگان دوتایی را در این وضعیت تشکیل میدهند.
کلوسکا نویسنده اول در بیانیه مطبوعاتی گفت: “در ده درصد از ستارگان دوتایی تکامل یافته با دیسکهایی که ما مطالعه کردیم، ما یک حفره بزرگ در دیسک میبینیم.” “این امر نشان میدهد که چیزی در اطراف آن شناور است که همه مواد را در ناحیه حفره جمع کرده است.”
احتمالاً فقط یک چیز میتواند در این دیسکها شکل بگیرد: سیارات. مشاهدات ستاره در حال مرگ احتمال سیاره بودن جسم را تقویت میکند.
کلوسکا گفت: «در ستارگان دوتایی تکاملیافته با حفرهای بزرگ در دیسک، دیدیم که عناصر سنگین مانند آهن در سطح ستاره در حال مرگ بسیار کمیاب بودند. “این مشاهدات باعث میشود که فرد مشکوک شود که ذرات غبار غنی از این عناصر توسط یک سیاره به دام افتادهاند.”
ستارهشناسان هنوز مطمئن نیستند که آیا اینها سیاره هستند یا خیر، اما شواهد جالبی هستند. اگر معلوم شود که نسل دومی از جهانها به این شکل در حال شکلگیری است، یک کشف قابل توجه است. این بدان معناست که نظریه ما درباره شکلگیری سیارهها که فرضیه سحابی نامیده میشود، درست است اما به اندازه کافی دور نمیرود.
به گفته پروفسور هانس ون وینکل، رئیس موسسه نجوم KU Leuven، «تأیید یا رد این روش خارقالعاده شکلگیری سیاره، آزمونی بیسابقه برای نظریههای کنونی خواهد بود».
تصویری از یک سیستم ستارهای دوتایی که در آن نسل دوم سیارات در حال شکلگیری است. (N. Stecki)
این دیسکها فقط در شرایط خاص و با انواع خاصی از ستارهها میتوانند تشکیل شوند. به ستارههای غولپیکر پس از AGB نیاز دارد. ستارگان پس از AGB، ستارگان خنک و درخشانی هستند که در مرحلهای از تکامل ستارهای قرار دارند که ستارگانی مانند خورشید ما از آن عبور میکنند. محدوده جرم ستارگان پس از AGB از حدود 0.8 تا 5 جرم خورشیدی است.
ستارههای پس از AGB ذخایر هیدروژن خود را تمام کردهاند. هسته ستاره عمدتاً کربن و اکسیژن بیاثر است، اما لایه بیرونی آن منبسط و سرد میشود. ستاره تبدیل به یک غول سرخ میشود. سپس تغییر درجه حرارت در هسته ستاره باعث همجوشی هلیوم میشود.
این همجوشی سرد شدن و انبساط ستاره را برای مدتی به تاخیر میاندازد، اما در نهایت هلیوم نیز تمام میشود. سپس خنک شدن و انبساط ادامه مییابد.
ستاره هنوز تمام نشده است مقداری پالسهای حرارتی را تجربه میکند و مقداری هیدروژن بیشتری را ذوب میکند و مقداری انفجار هلیوم را تجربه میکند.
اما این ستاره با ریختن آن به فضا مقدار زیادی از جرم خود را از دست داده است. اگر یک شریک باینری داشته باشد، جفت دوتایی یک مرکز ثقل خواهد داشت و مواد پرتاب شده یک دیسک دور مرکز را تشکیل میدهند.
این پدیده همیشه اتفاق نمیافتد. یک مرحله معمولی و چشمگیر مارپیچی تکامل دوتایی باعث میشود که ستاره شریک مواد را از ستاره در حال مرگ جمع کند. اما بنا به دلایلی که اخترشناسان هنوز آن را درک نکردهاند، به جای آن میتوان یک قرص دوری شکل گرفت. این چیزی است که در 10 درصد از باینریها در این مطالعه اتفاق افتاده است.
این دیسکهای پس از AGB عمر زیادی ندارند، فقط بین 10000 تا 100000 سال عمر میکنند. آیا این مدت برای تشکیل یک سیاره غولپیکر کافی است؟
ستارهشناسان قبلاً چنین فکر نمیکردند. اما تحقیقات جدیدتر نشان میدهد که سیارات میتوانند تنها در 100000 سال شکل بگیرند. یک مطالعه در سال 2018 شکافهای موجود در دیسکها را بررسی کرد و گفت: «…اگر سیارات واقعاً این شکافها را ایجاد میکنند، سیارات با جرم زحل باید در اولین ~ 0.5 Myr از طول عمر قرصهای پیش سیارهای تشکیل شوند».
اما نویسندگان این مطالعه میگویند که حتی اگر حفره موجود در دیسک از یک سیاره باشد، آن سیاره ممکن است لزوما یک سیاره نسل دوم نباشد.
آنها مینویسند: «با این حال، محتملتر به نظر میرسد که اگر دیسکهای انتقال توسط یک سیاره تولید میشد، سیاره نسل اولی بود که از مرحله برهم کنش دوتایی جان سالم به در برد. در واقع، بهنظر میرسد که سیارات پیرامونی بهاندازه سیارات اطراف ستارههای منفرد، علیرغم تعداد نسبتاً کم شناساییها، بیشتر هستند.»
این نتیجهگیری همچنین با برخی از ویژگیهای مشاهده شده ستاره در حال مرگ در منظومه مطابقت دارد. همانطور که نویسنده اصلی ژاک کلوسکا اشاره کرد، “…ما دیدیم که عناصر سنگین مانند آهن در سطح ستاره در حال مرگ بسیار کمیاب بود.”
چه اتفاقی برای آهن افتاد؟ سیاره نسل اول بازمانده می توانست آن را جمع کند، اما به شرطی که یک سیاره غولپیکر باشد. نویسندگان در مقاله خود مینویسند: “اگر چنین سیارهای از ابتدا در قرص وجود داشته باشد، به طور موثر دیسک داخلی را از مواد نسوز تخلیه میکند و الگوی تخلیه مشاهده شده در سطح ستاره را ایجاد میکند.”
ستارهشناسان قبلاً از یک منظومه دوتایی میدانند که در آن سیارات ثانویه احتمالاً در آن شکل گرفتهاند. این منظومه NN Serpentis نام دارد و چندین محقق سیارههایی را در آنجا پیدا کردهاند.
کلوسکا و همکارانش نوشتند: «این سیارات کاندیدای شکلگیری در چنین قرصهای نسل دومی هستند. اگر سناریوی سیارهای تایید شود، این دیسکها به مکان امیدوارکنندهای برای مطالعه شکلگیری سیارههای نسل دوم و از این رو، سناریوهای تشکیل سیاره در فضای پارامتری بیسابقه تبدیل خواهند شد.
نویسندگان قصد دارند ده دیسکی را مطالعه کنند که حفرهها را نشان میدهند. آنها قصد دارند از تلسکوپهای بزرگ رصدخانه جنوبی اروپا در شیلی برای مطالعه دقیقتر آنها استفاده کنند.
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
Even Dying Stars Could Give Birth to Brand New Planets, Says Study
EVAN GOUGH, UNIVERSE TODAY 6 FEBRUARY 2022
https://www.sciencealert.com/even-dying-stars-could-give-birth-to-brand-new-plants-says-new-study