شگفتی ستاره‌شناسان از کشف یک ستاره کوتوله سفید دو چهره!!

برای اولین بار، ستاره‌شناسان یک ستاره کوتوله سفید غیرمعمول را کشف کردند که یک طرف آن از هیدروژن و طرف دیگر آن از هلیوم است.

مفهوم هنری از ژانوس، ستاره کوتوله سفید دو چهره. یک طرف ستاره از هیدروژن و طرف دیگر از هلیوم تشکیل شده است. این ستاره اولین کوتوله سفید شناخته شده در نوع خود است. تصویر از  K. Miller/ Caltech/ IPAC.

مانند انواع دیگر ستارگان، ستاره‌های کوتوله سفید به طور کلی بسیار شبیه به یکدیگر هستند. یک تیم بین‌المللی از ستاره شناسان در 19 ژوئیه 2023 گفتند که آنها یک ستاره کوتوله سفید را کشف کرده‌اند که به طور قابل توجهی متفاوت است. به اندازه کافی عجیب، دو چهره دارد. نیمی از آن از هیدروژن و نیمی دیگر از هلیوم تشکیل شده است.

در واقع، این اولین کوتوله سفید شناخته شده در نوع خود است.

محققان یافته‌های بازبینی شده خود را در 19 ژوئیه 2023 در Nature منتشر کردند.

یک ستاره کوتوله سفید دو رو

ستاره‌شناسان ستاره کوتوله سفید را با نام مستعار ژانوس از خدای دروازده رومی دو چهره، با استفاده از ابزار Zwicky Transient Facility (ZTF) در رصدخانه پالومار Caltech کشف کردند. محققان در جستجوی کوتوله‌های سفید بسیار مغناطیسی بودند. آن زمان بود که ژانوس را پیدا کردند. در این مقاله آمده است:

در اینجا مشاهدات ZTF J203349.8+322901.1 را گزارش می‌کنیم، یک کوتوله سفید در حال گذر با دو چهره: یک طرف جو آن تحت سلطه هیدروژن و دیگری تحت سلطه هلیوم است.

جالب اینجاست که ژانوس تغییرات سریعی را در روشنایی تجربه کرد. سپس تیم تحقیقاتی از ابزار CHIMERA در Palomar و همچنین HiPERCAM در Gran Telescopio Canarias در جزایر قناری اسپانیا برای بررسی بیشتر استفاده کردند. آنها همچنین دریافتند که ژانوس هر 15 دقیقه یک بار حول محور خود می‌چرخد.

نویسنده اصلی ایلاریا کایازو، محقق فوق دکتری در کالتچ، گفت:

سطح کوتوله سفید کاملاً از یک طرف به طرف دیگر تغییر می‌کند. وقتی مشاهدات را به مردم نشان می‌دهم، آن‌ها متحیر می‌شوند.

مشاهدات اضافی

متعاقباً، محققان مشاهدات بیشتری را با استفاده از رصدخانه W. M. Keck در Maunakea در هاوایی انجام دادند. این امر زمانی بود که ژانوس ماهیت دو رویی خود را آشکار کرد. کایازو و همکارانش با استفاده از یک طیف‌سنج، هیدروژن را در کنار کوتوله سفید رو به روی ما در آن زمان پیدا کردند. اما وقتی طرف دیگر کوتوله سفید به سمت دید ما چرخید، در عوض حاوی هلیوم بود.

چرا 2 طرف مختلف؟

بنابراین چه چیزی می‌تواند باعث شود که ستاره از یک طرف به سمت دیگر متفاوت باشد؟ به گفته محققان، یک احتمال این است که ستاره در حال گذراندن مرحله نادری از تکامل است. این فاز هم شامل هیدروژن و هم هلیوم می‌شود. کایازو گفت:

نه همه، اما برخی از کوتوله‌های سفید از حالت هیدروژنی به هلیوم در سطح خود تغییر می‌کنند. ما احتمالاً یکی از این کوتوله‌های سفید را در عمل شکار کرده‌ایم.

هیدروژن تمایل دارد تا بالای جوهای کوتوله سفید شناور شود. در همین حال، عناصر سنگین‌تر به هسته فرو می‌روند. دانشمندان فکر می‌کنند همه این عناصر به تدریج با سرد شدن کوتوله سفید با هم مخلوط می‌شوند. همچنین تصور می‌شود که هلیوم ممکن است در نهایت در برخی موارد، اما در همه موارد، غالب شود.

با این حال، هنوز کاملاً توضیح نمی دهد که چرا ژانوس دو چهره متفاوت دارد.

انیمیشنی که چرخش ستاره کوتوله سفید ژانوس را به تصویر می کشد. سمت هلیوم بیشتر خالدار یا حبابدار به نظر می‌رسد، در حالی که سمت هیدروژن روشن‌تر است. تصویر از K. Miller/ Caltech/ IPAC.

میدانهای مغناطیسی

بقیه پاسخ ممکن است مربوط به میدان‌های مغناطیسی باشد. کایازو توضیح داد:

میدان‌های مغناطیسی اطراف اجسام کیهانی معمولاً نامتقارن یا از طرف دیگر قوی‌تر هستند. میدان های مغناطیسی می‌توانند از اختلاط مواد جلوگیری کنند. بنابراین، اگر میدان مغناطیسی در یک طرف قوی‌تر باشد، آن سمت اختلاط کمتر و در نتیجه هیدروژن بیشتری خواهد داشت.

احتمال دیگر این است که میدان‌های مغناطیسی فشار و چگالی گازهای اتمسفر را در ژانوس تغییر دهند. یکی از نویسندگان جیمز فولر در کالتچ گفت:

میدان‌های مغناطیسی ممکن است منجر به کاهش فشار گاز در اتمسفر شود و این ممکن است به یک اقیانوس هیدروژنی اجازه دهد که در آن میدانهای مغناطیسی قوی‌تر باشد. ما نمی‌دانیم کدام یک از این نظریه‌ها درست است، اما نمی‌توانیم راه دیگری برای توضیح اضلاع نامتقارن بدون میدان مغناطیسی بیاندیشیم.

محققان امیدوارند که ستاره‌های کوتوله سفید بیشتری مانند ژانوس کشف شوند. همانطور که کایازو اشاره کرد: احتمالاً تعداد دیگری مانند ژانوس نیز وجود دارند. بررسی‌های آسمان آینده از تأسیسات گذرا Zwicky باید بتواند آنها را پیدا کند. ZTF در یافتن اجسام عجیب بسیار خوب است.

ستاره کوتوله سفید چیست؟

به کوتوله‌های سفید ستاره می‌گویند و این از نظر فنی درست است. با این حال، آنها در واقع هسته‌های متراکم باقیمانده از ستارگان مرده هستند. ستارگان ذخایر سوخت خود را تمام کرده‌اند و گازهای خود را به فضا پرتاب کرده‌اند. آنها معمولاً به اندازه زمین هستند، اما جرمی مشابه خورشید ما دارند.

و در واقع، خورشید خود ما یک روز به یک کوتوله سفید تبدیل خواهد شد.

به غیر از ستاره‌هایی که در ابرنواخترها منفجر می شوند، بیشتر ستاره‌ها در نهایت به کوتوله‌های سفید تبدیل می‌شوند. اول، ستاره به شدت باد می‌کند تا به یک غول سرخ تبدیل شود. سپس، همانطور که تبخیر می شود، هسته ستاره‌ای خود را به جای می‌گذارد … یک کوتوله سفید جدید.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

2-faced white dwarf star surprises astronomers

Posted by Paul Scott Anderson July 26, 2023

https://earthsky.org/space/white-dwarf-star-janus-two-faced-star/