یک سیاره در منطقه قابل سکونت یک ستاره مرده؟

برای اولین بار، اخترشناسان یک سیاره احتمالی در منطقه قابل سکونت پیدا کردند که به دور یک ستاره کوتوله سفید می‌چرخد. ابرهای عجیب و غریب با فاصله یکسان از آوارها به وجود این سیاره اشاره می‌کنند.

مفهوم هنری از یک ستاره کوتوله سفید. آنها هسته‌های کوچک و متراکم ستارگانی هستند که زمانی مانند خورشید ما فعال بودند. ستاره‌شناسان بر این باور هستند که ممکن است یک سیاره در منطقه قابل سکونت در اطراف یک کوتوله سفید پیدا کرده باشند. تصویر از میریام نیلسن/ The Verge.

سیاره‌ای در منطقه قابل سکونت؟

ما بیش از 4000 سیاره فراخورشیدی را می شناسیم که در کهکشان راه شیری به دور ستاره‌های دوردست می‌چرخند. برخی به دور هسته‌های کم نور ستاره‌های خورشید مانند سابق به نام کوتوله‌های سفید می‌چرخند. چنین ستارگانی به آرامی سرد می‌شوند. اما آیا سیاراتی در مناطق قابل سکونت چنین ستارگانی وجود دارند؟ و آیا آن سیارات می‌توانند حیات داشته باشند، حتی زمانی که ستاره میزبان کم نور می‌شود؟ یک گروه بین‌المللی از ستاره‌شناسان ممکن است پاسخی برای سوال اول داشته باشند. آنها در 11 فوریه 2022 گفتند که شواهدی از احتمال وجود سیاره هنوز دست نخورده در منطقه قابل سکونت کوتوله سفید WD1054-226 دارند.

ستاره شناسان قبلاً سیارات کوتوله سفید را یافته بودند، اما هرگز در منطقه قابل سکونت کوتوله سفید نبودند. در صورت تایید، این سیاره در منطقه قابل سکونت  WD1054-226 اولین سیاره‌ای خواهد بود که تا به حال پیدا شده است.

آیا کوتوله‌های سفید می‌توانند مناطق قابل سکونت داشته باشند؟

مناطق قابل سکونت برای سیارات سنگی – که گاهی اوقات به آنها منطقه طلایی می‌گویند – جایی است که دما برای وجود آب مایع نه خیلی گرم و نه خیلی سرد است. زمین دقیقاً در منطقه قابل سکونت خورشید خودمان قرار دارد. ما به اندازه‌ای از خورشید دور هستیم که تمام آب‌های زمین نجوشد. ما به اندازه کافی نزدیک هستیم تا آب بتواند به شکلی غیر از یخ جامد وجود داشته باشد.

منطقه قابل سکونت برای یک ستاره کوتوله سفید می‌تواند به ستاره نزدیکتر از زمین به خورشید ما باشد (نزدیکتر از میانگین فاصله ما یعنی 93 میلیون مایل یا 150 میلیون کیلومتر). باید اینطور باشد، زیرا کوتوله های سفید دیگر ستاره‌های فعالی نیستند. آنها عمدتاً با گرما و نور باقیمانده از روزهای شکوه قبلی خود می‌درخشند.

به علاوه، کوتوله‌های سفید خود کوچک هستند. در نظر بگیرید که بیش از یک میلیون زمین می‌تواند در خورشید ما جای بگیرد. اما یک کوتوله سفید معمولی به اندازه زمین است.

آیا واقعا سیاره‌ای در منطقه قابل سکونت کوتوله سفید WD1054-226 وجود دارد؟ اگر چنین باشد، یک کشف هیجان‌انگیز خواهد بود.

محققان این کوتوله سفید را با استفاده از دوربین پرسرعت ULTRACAM در تلسکوپ فناوری جدید در رصدخانه لا سیلا در شیلی مورد مطالعه قرار دادند.

آنها سیاره را مستقیماً ندیدند. اما – همانطور که اغلب در مورد سیارات فراخورشیدی دور اتفاق می‌افتد –  شاهد افت و خیرهای مرموز در نوری بودند که از کوتوله سفید می‌آمد. برای این گروه از محققان، افت در نور کوتوله سفید حاکی از وجود 65 ابر کوچک و متراکم از غبار – آوارهای سیاره‌ای در حال عبور یا عبور از مقابل کوتوله سفید با نظم بسیار زیاد است که به دور ستاره کوتوله سفید مرده می‌چرخند. برای توضیح آنچه اخترشناسان مشاهده کردند، ابرها باید به طور مساوی از هم فاصله داشته باشند. آنها باید هر 25 ساعت به دور ستاره بچرخند. این دوره 25 ساعته بعداً توسط ماهواره بررسی گذر سیارات فراخورشیدی (TESS) ناسا تأیید شد و ابرها باید نور کوتوله سفید را هر 23 دقیقه کم کنند. چه چیزی می‌تواند ابرهای آواری را در فاصله یکنواخت نگه دارد؟ این ستاره‌شناسان فکر می‌کنند یک سیاره می‌تواند این کار را انجام دهد.

هر چه ستاره سردتر باشد، منطقه قابل سکونت کوچکتر است. تصویر از ماموریت کپلر / مرکز تحقیقات ایمز / ناسا / بریتانیکا.

سیاره در منطقه قابل سکونت WD1054-226؟

نظم عجیب و غریب این ابرهای آواری در حال چرخش، چیزی است که ستاره‌شناسان را مجذوب خود می‌کند. آنها گفتند وسوسه‌انگیز است که آنها را مصنوعی تصور کنیم. اما محققان یک راه حل جایگزین دارند. آنها گفتند گرانش سیاره‌ای که هنوز دیده نشده است می‌تواند فاصله منظم ابرها را حفظ کند. جی فریحی در دانشگاه کالج لندن رهبری تیم نجوم را بر عهده داشت. او گفت:

این اولین باری است که ستاره‌شناسان هر نوع جرم سیاره‌ای را در منطقه قابل سکونت یک کوتوله سفید کشف می‌کنند. ساختارهایی به اندازه ماه که ما مشاهده کرده‌ایم، نامنظم و غبارآلود (مثلاً دنباله‌دار مانند) هستند تا اینکه اجرام کروی و جامد باشند. منظم بودن مطلق آنها، عبور هر یک از مقابل ستاره در هر 23 دقیقه، رازی است که در حال حاضر نمی‌توانیم توضیح دهیم.

یک احتمال هیجان‌انگیز این است که این اجسام به دلیل تأثیر گرانشی یک سیاره مجاور در چنین الگوی مداری با فواصل مساوی نگهداری شوند.

بدون این تأثیر، اصطکاک و برخورد باعث پراکندگی سازه‌ها می‌شود و نظم دقیق مشاهده شده را از دست می‌دهد.

در انتظار تایید در مورد سیاره در منطقه قابل سکونت

پس آیا این سیاره وجود دارد؟ فیرحی گفت: ما هنوز نمی‌دانیم. احتمال وجود یک سیاره در منطقه قابل سکونت هیجان‌انگیز و همچنین غیرمنتظره است. ما دنبال این نبودیم اما مهم است که به خاطر داشته باشید که شواهد بیشتری برای تأیید حضور یک سیاره ضروری است. ما نمی‌توانیم مستقیماً سیاره را رصد کنیم. بنابراین تأیید ممکن است با مقایسه مدل‌های رایانه‌ای با مشاهدات بیشتر ستاره و آوارهای در حال چرخش به دست آید.

جی فریحی از دانشگاه کالج لندن (UCL) تیم تحقیقاتی را که سیاره احتمالی را کشف کردند، رهبری کرد. تصویر از جی فریحی/ UCL.

آیا قابل سکونت به معنای مسکونی است؟

اگر این سیاره تایید شود … آیا می‌توان در آن ساکن شد؟ قرار گرفتن در منطقه قابل سکونت یک ستاره، قابلیت سکونت را تضمین نمی‌کند و منطقه قابل سکونت برای یک ستاره کوتوله سفید کم نور و خنک، مکان بسیار کمتر مهمان‌نوازی نسبت به منطقه قابل سکونت منظومه شمسی خودمان است.

این اخترشناسان خاطرنشان کردند که اگر سیاره‌ای که به دور WD1054-226 می‌چرخد ​​وجود داشته باشد و قابل سکونت باشد (قابلیت داشتن آب مایع در سطح خود)، احتمالاً اخیراً چنین شده است. به این دلیل که WD1054-226 همیشه یک کوتوله سفید نبود. می‌توانست به عنوان ستاره‌ای آغاز شود که بی‌شباهت به خورشید ما نیست. با مرگش تبدیل به یک غول سرخ می‌شد و در آن نقطه، لایه‌های بیرونی آن به سمت بیرون منبسط شده و منظومه شمسی درونی خود را در بر می‌گیرد. ستاره‌شناسان این را به عنوان ستاره غول سرخ توصیف می‌کنند که منطقه‌ای را که اکنون به نظر می‌رسد این سیاره در مدارش می چرخد، «پاک می‌کند».

بنابراین، اگر وجود داشته باشد، ما نمی‌دانیم که چگونه یک سیاره در منطقه قابل سکونت کوتوله سفید WD1054-226 به مدار می‌رسد. هر سیاره‌ای در آن منطقه باید مدت‌ها پیش پاکسازی می‌شد.

به گفته محققان، با این وجود (اگر آنجا باشد)، شرایط قابل سکونت سیاره تا حدود یک بیلیون سال پیش آغاز نشده بود. آیا ممکن است در این سیاره کوتوله سفید عجیب حیات میکروبی وجود داشته باشد؟ شاید و اگر چنین است، شاید تکامل یابد.

به هر حال، این ستاره‌شناسان محاسبه می‌کنند، این دوره قابل سکونت باید حداقل 2 تا یک بیلیون سال دیگر از هم طول بکشد.

نگاهی اجمالی به آینده ما

یک نکته آخر مانند بسیاری از ستارگان، خورشید ما نیز در نهایت تبدیل به یک ستاره غول قرمز خواهد شد که به درون منظومه شمسی منبسط می‌شود و عطارد، زهره و احتمالاً زمین را می‌بلعد. این اتفاق در حدود 4 و 1/2 بیلیون سال آینده خواهد افتاد. سپس خورشید به یک کوتوله سفید کوچک می‌شود. همانطور که فریحی گفت:

از آنجایی که خورشید ما چند بیلیون سال دیگر به یک کوتوله سفید تبدیل خواهد شد، مطالعه ما نگاهی اجمالی به آینده منظومه شمسی خودمان ارائه می‌دهد.

ستاره کوتوله سفید WD1054-226 ممکن است یک سیاره در منطقه قابل سکونت داشته باشد که به دور آن می‌چرخد، همانطور که در این مفهوم هنری دیده می‌شود. این سیاره، اگر وجود داشته باشد، ممکن است 65 ابر از بقایای سیاره‌ای که به طور مساوی فاصله دارند را توضیح دهد که هر 25 ساعت به دور ستاره می‌چرخند. تصویر از Mark A. Garlick/ UCL.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

A habitable zone planet for a dead star?

Posted by Paul Scott Anderson February 22, 2022

https://earthsky.org/space/habitable-zone-planet-white-dwarf-star-wd1054-226/