انتشار رادیویی از یک ستاره کوتوله قهوه‌ای فوق سرد!!

یک ستاره کوتوله قهوه‌ای که به سختی به اندازه یک اجاق پیتزای داغ است، کار خاصی انجام می‌دهد!!

برداشت هنری از یک ستاره کوتوله قهوه‌ای. (رصدخانه بین‌المللی جمینی/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva)

ما سردترین ستاره‌ای را شناسایی کرده‌ایم که تا به حال امواج رادیویی تولید می‌کند – کوتوله‌ای قهوه‌ای که کوچک‌تر از آن است که یک ستاره معمولی باشد و بیش از آن بزرگ است که سیاره باشد.

یافته های ما، جزئیات تشخیص انتشار امواج رادیویی پالسی از این ستاره به نام WISE J0623 را نشان می‌دهد.

با وجود اینکه این ستاره کوتوله تقریباً به اندازه مشتری است، میدان مغناطیسی بسیار قوی‌تری از خورشید ما دارد که در حال پیوستن به صفوف تعداد انگشت‌شماری از کوتوله‌های فوق سرد شناخته شده است که انفجارهای رادیویی مکرر تولید می‌کنند.

ساخت امواج با ستاره‌های رادیویی

با بیش از 100 بیلیون ستاره در کهکشان راه شیری، ممکن است شما را شگفت زده کند که اخترشناسان امواج رادیویی را از کمتر از 1000 عدد از آنها شناسایی کرده‌اند. یک دلیل این است که امواج رادیویی و نور نوری توسط فرآیندهای فیزیکی مختلف تولید می‌شوند.

بر خلاف تابش حرارتی (گرما) که از لایه بیرونی داغ ستاره می‌آید، گسیل رادیویی نتیجه ذراتی به نام الکترون است که سرعت می‌گیرند و با گاز مغناطیسی اطراف ستاره برهم‌کنش می‌کنند.

به همین دلیل، می‌توانیم از تابش رادیویی برای یادگیری در مورد جو و میدان‌های مغناطیسی ستارگان استفاده کنیم که در نهایت می‌تواند به ما در مورد پتانسیل بقای حیات در هر سیاره‌ای بگوید که به دور آنها می‌چرخد.

عامل دیگر حساسیت تلسکوپ‌های رادیویی است که از نظر تاریخی، تنها می‌توانستند منابعی را شناسایی کنند که بسیار درخشان بودند.

بیشتر ردیابی ستارگان با تلسکوپهای رادیویی در چند دهه گذشته، شراره‌های ستارگان بسیار فعال یا انفجارهای پرانرژی ناشی از برهم کنش سیستم‌های ستاره‌ای دوتایی بوده است. اما با بهبود حساسیت و پوشش تلسکوپ‌های رادیویی جدید، می‌توانیم ستاره‌های با درخشندگی کم مانند کوتوله‌های قهوه‌ای سرد را شناسایی کنیم.

WISE J0623 دمایی در حدود 700 کلوین دارد. این معادل 420 درجه سانتیگراد (788 درجه فارنهایت) یا تقریباً برابر با دمای یک اجاق پیتزای تجاری است – از نظر استانداردهای انسانی بسیار گرم است اما برای یک ستاره بسیار سرد است.

این کوتوله‌های قهوه‌ای سرد نمی‌توانند سطوح فعالیت جوی را که باعث انتشار رادیو در ستارگان داغ‌تر می‌شود، حفظ کنند و پیدا کردن ستاره‌هایی مانند WISE J0623 را برای ستاره‌شناسان رادیویی سخت‌تر می‌کند.

چگونه جالبترین ستاره رادیویی را پیدا کردیم؟

اینجاست که تلسکوپ رادیویی جدید استرالیایی SKA Pathfinder وارد می‌شود. این تلسکوپ در Inyarrimanha Ilgari Bundara، رصدخانه رادیویی-نجومی CSIRO Murchison در استرالیای غربی قرار دارد و دارای آرایه‌ای از 36 آنتن است که هر کدام 12 متر قطر دارند.

این تلسکوپ می‌تواند مناطق بزرگی از آسمان را در یک رصد مشاهده کند و تاکنون نزدیک به 90 درصد آن را بررسی کرده است. از این بررسی، ما نزدیک به سه میلیون منبع رادیویی را شناسایی کرده‌ایم که بیشتر آن‌ها هسته‌های فعال کهکشانی سیاه‌چاله‌ها در مراکز کهکشان‌های دور هستند.

پس چگونه بفهمیم کدام یک از این میلیون‌ها منبع، ستاره‌های رادیویی هستند؟ یک راه این است که به دنبال چیزی به نام “گسیل رادیویی دایره‌ای قطبی‌شده” باشید.

امواج رادیویی، مانند سایر تشعشعات الکترومغناطیسی، هنگام حرکت در فضا، نوسان می‌کنند. دایره‌ای قطبی شده زمانی اتفاق می‌افتد که میدان الکتریکی موج در حین انتشار به صورت مارپیچی بچرخد.

برای جستجوی خود، از این واقعیت استفاده کردیم که تنها اجرام نجومی که بخش قابل توجهی از نور قطبی شده دایره‌ای را ساطع می‌کنند، ستاره‌ها و تپ‌اخترها (ستارگان نوترونی در حال چرخش) هستند.

با انتخاب منابع رادیویی بسیار دایره‌ای قطبی شده از یک بررسی قبلی از آسمان، WISE J0623 را پیدا کردیم. با استفاده از نوار لغزنده در شکل بالا مشاهده می‌کنید که هنگامی که به نور قطبی تغییر می‌کنید، تنها یک جسم قابل مشاهده است.

این کشف به چه معناست؟

آیا انتشار رادیویی از این ستاره یک رویداد نادر یکباره بود که در رصد 15 دقیقه‌ای ما رخ داد؟ یا می‌توانیم دوباره آن را تشخیص دهیم؟

تحقیقات قبلی نشان داده است که گسیل رادیویی شناسایی شده از کوتوله‌های قهوه‌ای سرد دیگر به میدان مغناطیسی آنها گره خورده است و به طور کلی با همان سرعت چرخش ستاره تکرار می‌شود.

برای بررسی این موضوع، رصدهای بعدی را با آرایه فشرده تلسکوپ استرالیایی CSIRO و با تلسکوپ میرکت انجام دادیم که توسط رصدخانه رادیویی نجوم آفریقای جنوبی اداره می‌شود.

این مشاهدات جدید نشان داد که هر 1.9 ساعت، دو انفجار درخشان و دایره‌ای قطبی شده  از WISE J0623 وجود دارد که با نیم ساعت تأخیر قبل از انفجارهای بعدی انجام می‌شود.

WISE J0623 سردترین کوتوله قهوه‌ای است که از طریق امواج رادیویی شناسایی شده و اولین مورد از تپش‌های رادیویی مداوم است. با استفاده از همین روش جستجو، انتظار داریم که بررسی‌های آینده کوتوله‌های قهوه‌ای سردتر را نیز شناسایی کنند.

مطالعه این ستارگان کوتوله حلقه گمشده به بهبود درک ما از تکامل ستارگان و چگونگی ایجاد میدان‌های مغناطیسی توسط سیارات فراخورشیدی غول پیکر (سیارات در سایر منظومه‌های خورشیدی) کمک می‌کند.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

A Brown Dwarf Star That’s Barely as Hot as a Pizza Oven Is Doing Something Special

ByKOVI ROSE & TARA MURPHY, THE CONVERSATION 15 July 2023

https://www.sciencealert.com/a-brown-dwarf-star-thats-barely-as-hot-as-a-pizza-oven-is-doing-something-special