ستارگان دوتایی کوتوله فوق خنک رکورد شکستند

تصویر نشان می‌دهد که ستاره‌های دوتایی کوتوله فوق سرد در حال حاضر چقدر نزدیک هستند و چگونه این نزدیکی در طول زمان تغییر کرده است. اعتبار: آدام بورگاسر/دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو

اخترفیزیکدانان دانشگاه نورث وسترن و دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو (UC San Diego) سیستم دوتایی کوتوله فوق سردی را کشف کرده‌اند که تاکنون مشاهده شده است.

این دو ستاره آنقدر به هم نزدیک هستند که کمتر از یک روز زمینی طول می‌کشد تا به دور یکدیگر بچرخند. به عبارت دیگر، “سال” هر ستاره فقط 20.5 ساعت طول می‌کشد.

سیستم جدید کشف شده با نام LP 413-53AB از یک جفت کوتوله فوق سرد تشکیل شده است، دسته ای از ستارگان بسیار کم جرم که به قدری سرد هستند که نور خود را عمدتاً در مادون قرمز ساطع می‌کنند و آنها را کاملاً برای چشم انسان نامرئی می‌کند. با این حال، آنها یکی از رایج‌ترین انواع ستارگان در جهان هستند.

پیش از این، ستاره‌شناسان تنها سه سیستم دوتایی کوتوله فوق سرد کوتاه مدت را شناسایی کرده بودند که همگی نسبتاً جوان هستند (تا 40 میلیون سال سن). تخمین زده می‌شود که LP 413-53AB بیلیون‌ها سال عمر داشته باشد – سنی مشابه با خورشید ما – اما دارای دوره مداری است که حداقل سه برابر کوتاه‌تر از تمام دوتایی‌های کوتوله فوق سردی است که تاکنون کشف شده‌اند.

چیه چون دینو هسو، اخترفیزیکدان که این مطالعه را رهبری می‌کرد، گفت: “کشف چنین سیستم شدیدی هیجان‌انگیز است.” در اصل، ما می‌دانستیم که این سیستم‌ها باید وجود داشته باشند، اما هنوز چنین سیستمی شناسایی نشده بود.

هسو این تحقیق را طی یک نشست خبری در 241 امین نشست انجمن نجوم آمریکا در سیاتل ارائه خواهد کرد. “کشف کوتوله دوتایی فوق سرد دارای کوتاه ترین دوره” در روز سه شنبه، 10 ژانویه، به عنوان بخشی از جلسه‌ای با موضوع “ستاره‌ها و فعالیت آنها” برگزار می‌شود.

هسو محقق فوق دکترا در فیزیک و نجوم در کالج هنر و علوم واینبرگ نورث وسترن و عضو مرکز اکتشافات و تحقیقات بین رشته‌ای نورث وسترن در اخترفیزیک (CIERA) است.

این تیم ابتدا سیستم دوتایی عجیب را در حین کاوش در داده‌های آرشیوی کشف کردند. هسو الگوریتمی را توسعه داد که می‌تواند یک ستاره را براساس داده‌های طیفی آن مدل‌سازی کند. با تجزیه و تحلیل طیف نور ساطع شده از یک ستاره، اخترفیزیکدانان می‌توانند ترکیب شیمیایی، دما، گرانش و چرخش ستاره را تعیین کنند. این تحلیل همچنین حرکت ستاره را هنگام حرکت به سمت و دور شدن از ناظر نشان می‌دهد که به عنوان سرعت شعاعی شناخته می‌شود.

این تصویر نزدیکی دو ستاره کوتوله در منظومه دوتایی اخیراً کشف شده را با سایر سیستمها مقایسه می‌کند. اعتبار: آدام بورگاسر/دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو

هنگام بررسی داده‌های طیفی LP 413-53AB، هسو متوجه چیز عجیبی شد. مشاهدات اولیه هنگامی که ستارگان تقریباً در یک راستا قرار گرفتند و خطوط طیفی آنها روی هم قرار گرفتند، جلوی منظومه را گرفت که باعث شد هسو باور کند که فقط یک ستاره است. اما همانطور که ستارگان در مدار خود حرکت کردند، خطوط طیفی در جهت مخالف تغییر کردند و در داده‌های طیفی بعدی به جفت تقسیم شدند. هسو متوجه شد که در واقع دو ستاره در یک دوتایی بسیار تنگ قفل شده‌اند.

استفاده از تلسکوپ‌های قدرتمند در W.M. رصدخانه کک، هسو تصمیم گرفت خودش این پدیده را مشاهده کند. در 13 مارس 2022، تیم تلسکوپ ها را به سمت صورت فلکی ثور چرخاند جایی که منظومه دوتایی در آن قرار دارد و به مدت دو ساعت آن را مشاهده کرد. سپس مشاهدات بیشتری را در ماههای جولای، اکتبر و دسامبر پیگیری کردند.

بورگاسر گفت: «وقتی این اندازه‌گیری را انجام می‌دادیم، می‌توانستیم تغییرات را طی چند دقیقه مشاهده کنیم. بیشتر دوتایی‌هایی که ما دنبال می‌کنیم دوره‌های مداری سال‌ها دارند. بنابراین، شما هر چند ماه یک بار اندازه‌گیری می‌کنید. سپس، پس از مدتی، می‌توانید پازل را کنار هم بچینید. با این سیستم، می‌توانیم خطوط طیفی را در زمان واقعی از هم جدا کنیم. دیدن اتفاقی در جهان در مقیاس زمانی انسان شگفت‌انگیز است.”

مشاهدات آنچه را تایید کرد که مدل هسو پیش‌بینی کرده بود. فاصله این دو ستاره حدود 1 درصد فاصله زمین و خورشید است. بورگاسر گفت: “این قابل توجه است، زیرا زمانی که آنها جوان بودند، چیزی حدود 1 میلیون سال سن، این ستاره‌ها روی هم قرار می‌رفتند.”

این تیم حدس می‌زند که ستارگان یا در حین تکامل به سمت یکدیگر مهاجرت کرده‌اند، یا می‌توانستند پس از بیرون راندن سومین عضو ستاره‌ای گرد هم بیایند که اکنون گم شده است. مشاهدات بیشتری برای آزمایش این ایده‌ها مورد نیاز است.

هسو همچنین گفت که با مطالعه منظومه‌های ستاره‌ای مشابه، محققان می توانند درباره سیارات بالقوه قابل سکونت فراتر از زمین اطلاعات بیشتری کسب کنند. کوتوله‌های فوق سرد بسیار کم‌نورتر و کم‌نورتر از خورشید هستند، بنابراین هر جهان با آب مایع بر روی سطح خود – عنصری حیاتی برای تشکیل و حفظ حیات – باید بسیار نزدیک‌تر به ستاره باشد. با این حال، برای LP 413-53AB، فاصله منطقه قابل سکونت با مدار ستاره یکسان است و تشکیل سیارات قابل سکونت در این منظومه را غیرممکن می‌کند.

هسو گفت: «این کوتوله‌های فوق سرد همسایگان خورشید ما هستند. برای شناسایی میزبان‌های بالقوه قابل سکونت، بهتر است از همسایگان نزدیک خود شروع کنیم. اما اگر باینری‌های نزدیک در میان کوتوله‌های فوق سرد رایج باشد، ممکن است جهان‌های قابل سکونت کمی پیدا شود.

برای بررسی کامل این سناریوها، هسو، بورگاسر و همکارانشان امیدوارند که سیستم‌های دوتایی کوتوله فوق‌العاده خنک بیشتری را برای ایجاد یک نمونه داده کامل پیدا کنند. داده‌های رصدی جدید می‌تواند به تقویت مدل‌های نظری برای شکل‌گیری و تکامل ستاره‌های دوتایی کمک کند. با این حال، تا به حال، یافتن ستارگان دوتایی فوق سرد یک شاهکار نادر باقی مانده است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Ultracool dwarf binary stars break records

by Northwestern University ANUARY 10, 2023

https://phys.org/news/2023-01-ultracool-dwarf-binary-stars.html