چگونه برخی از سیارات می‌توانند خود را  بعد از مرگ ستارگانشان زنده نگه دارند!!

دانشمندان اکنون می‌دانند که کدام نوع سیاره‌ها بعد از مرگ ستارۀ میزبانشان و تبدیل شدنش به کوتوله سفید زنده می‌مانند. این امر به جرم و فاصله سیاره بستگی دارد و مطالعه جدید نیز سرنخ‌هایی را در مورد سرنوشتی مورد انتظار زمین ما پس از مرگ خورشید خود فراهم می‌کند.

راهنمای جدید بقای سیارات فراخورشیدی نشان می‌دهد که چگونه انواع مختلف سیاره‌ها زمانی که ستاره میزبان خود را از دست می‌دهد، به زندگی خود ادامه می‌دهند. این امر نشان می‌دهد که کوچکترین دنیاهای سنگی به احتمال زیاد از نابودی فرار می‌کنند.

مفهوم هنری از یک سیاره در حال نابودی توسط نیروهای گرانشی ستاره‌اش که در حال تبدیل شدن به یک کوتوله سفید می‌‌باشد. با این حال، طبق یک مطالعه جدید از دانشگاه وارویک بعضی از سیارات ممکن است از این سرنوشت فرار کنند. تصویر از CfA/Mark A. Garlick

هنگامی که یک ستاره میمیرد، کدام سیاره‌ها بهترین شانس را برای زنده ماندن دارند؟ به نظر می‌رسد که کوچکترین و متراکم‌ترین دنیاهای سنگی احتمالا سرنوشتی فراتر از خرد شدن دارند. این امر نتیجه‌گیری یک مطالعه جدید توسط استروفیزیکدانان در دانشگاه وارویک در U.K. بود، که یافته‌های خود را در اعلامیه‌های ماهانه انجمن سلطنتی نجوم در تاریخ 1 می 2019 منتشر کردند.

دانشمندان تحقیقات خود را به عنوان “راهنمای بقای سیارات فراخورشیدی” توصیف می‌کنند که نشان می‌دهد که چگونه انواع مختلف سیاره‌ها همراه با مرگ ستاره میزبانشان می‌میرند و برای اولین بار به یک غول قرمز و سپس یک کوتوله سفید تبدیل می‌شوند. ستارگان پرجرم در نهایت به صورت ابرنواختر منفجر خواهند شد، لایه‌های بیرونی آنها را به فضا پرتاب می‌کنند. انتظار می‌رود که بسیاری از سیارات در حین تبدیل از ستاره معمولی به کوتوله سفید از بین می‌روند، اما برخی از آنها بسته به عوامل مختلفی می‌توانند از مرگ خود فرار کنند. به گفته دیمیتری وراس، نویسنده اصلی تحقیق جدید:

این مقاله یکی از اولین مطالعات اختصاص یافته به بررسی نیروی کشندی یا جزر و مدی بین کوتوله‌های سفید و سیارات است. این نوع مدل‌سازی در سال‌های آینده افزایش بیشتری پیدا می‌کند، در حالی که بدنه‌های سنگی بیشتری به احتمال زیادی کشف شده است که نزدیک به کوتوله‌های سفید می‌باشند.

بنابراین کدام سیاره‌ها بیشترین آسیب را خواهند دید؟

مفهوم هنری از یک حلقه گرد و غبار دور یک ستاره کوتوله سفید. تمام بقایای یک سیاره  در اثر نیروی کشندی مرگ ستاره از هم جدا شده است. تصویر از University of Warwick/Mark A. Garlick.

با توجه به محاسبات این اخترشناسان، سیاره‌های آسیب‌پذیرتر، سیاره‌هایی هستند که در “شعاع تخریب” ستاره قرار دارند، فاصله‌ای از ستاره که جرمی که به وسیله گرانش آن با هم ادغام می‌شوند، می‌تواند به دلیل نیروهای جزر و مدی تجزیه شود. نیروهای جزر و مدی، نیروهای گرانشی هستند که جسم را به سمت وسط مرکز جرم جسم دیگری می‌کشند. با کشیدن یک سیاره برای تجزیه تمام جهان کافی خواهد بود. سیاره‌های اطراف یک ستاره، به خاطر نیروهای جزر و مدی تحت تاثیر قرار می‌گیرند و حتی نابود می‌شوند، زیرا ستارگان به مرحله کوتوله سفید وارد شده و در نهایت تبدیل به جرم بسیار متراکمتری نسبت به سابق می‌شوند. این نیروها همچنین می‌توانند سیارات را به مدارهای کاملا جدید حرکت دهند، بعضی از آنها در نزدیکی ستاره حرکت می‌کنند، اما برخی دیگر به سمت خارج حرکت می‌کنند.

 ستاره‌شناسان کشف کرده‌اند که سیارات با جرم بیشتر، به احتمال بیشتری نابود می‌شوند. با این حال، برای سیارات کوچکتر، یک عامل کلیدی به نظر می‌رسد: گرانروی.

 گِران‌رَوی یا ناروانی عبارت است از مقاومت یک سیال در برابر اعمال تنش برشی. به تعریفی دیگر، مقاومت اصطکاکی یک مایع یا گاز را در برابر شارش یا لغزیدن لایه‌ها، هنگامی که تحت تنش برشی قرار گیرد گِران‌رَوی می‌گویند. نام‌های دیگر گران‌روی عبارت است از:

چسبناکی وُشکسانی(وشک در فارسی به معنی صمغ است)، ویسکوزیته و لِزْجَت.

انسلادوس قمر زحل – با اقیانوس زیرزمینی و پوسته‌ی یخ بیرونی – نمونه‌ای از جسم  با گرانروی کم است. مطالعه جدید نشان می‌دهد که حتی سیاره‌های با گرانروی کم و هم‌اندازه زمین به راحتی می‌تواند توسط ستاره خود به مرگ محکوم شوند.

اگزو-زمین‌های با غلظت بالا، با هسته‌های متراکم، داستان متفاوتی دارند. آنها می‌توانند شانس بیشتری برای زنده ماندن داشته باشند؛ اگر آنها در فاصله‌های دو برابر فاصله میان مرکز کوتوله سفید و شعاع تخریب آن ساکن شوند، می‌توانند توسط ستاره بلعیده شوند، اما شناسایی این نوع سیارات برای محاسبه پتانسیل بقا مشکل‌تر است. همانطور که وراس توضیح داد:

سیاره چند لایه، مانند زمین، به طور قابل توجهی برای محاسبه پیچیده‌تر خواهد بود، اما ما در حال بررسی امکان انجام این کار هستیم.

مطالعه جدید نشان می دهد که سیارات فراخورشیدی کوچک، سنگی و متراکم احتمالا با مرگ ستارگانشان زنده خواهند ماند. تصویر از  NASA/ESA/Z. Levy (STScI).

بنابراین جرم یک سیاره و فاصله آن از ستاره، عوامل حیاتی است که مشخص می‌کندکه با تبدیل ستارگان به یک کوتوله سفید می‌تواند زنده بماند یا خیر. اما همیشه یک فاصله امن نیز وجود دارد. به طور کلی، سیاره‌ی متراکم، سنگی و همگن که در فاصله مشخصی از کوتوله‌ی سفید قرار دارد که بیش از یک سوم فاصله بین عطارد و خورشید است، بقای خود را تضمین می‌کند که از دام نیروهای جزر و مدی در زمان مرگ ستاره در امان باشد.

دانستن اینکه چه نوع سیاره‌هایی می‌توانند زنده بمانند و مکان‌های احتمالی آنها، می‌تواند به ستاره‌شناسان کمک کند تا سیاراتی را که هنوز در اطراف ستارگان کوتوله سفید وجود دارند را جستجو کنند. وراس گفت:

مطالعه ما باعث می‌شود ستاره‌شناسان به دنبال سیاره‌های سنگی نزدیک – اما فقط در خارج از  شعاع تخریب کوتوله سفید باشند. مشاهدات تاکنون بر روی این منطقه داخلی متمرکز شده است، اما مطالعه ما نشان می‌دهد که سیارات سنگی می‌توانند از تعامل‌های جزر و مدی با کوتوله سفید  به نحوی زنده بمانند و این سیارات به سمت خارج این میدان مرگ حرکت کنند.

مقایسه بین زمین و  ستاره کوتوله سفید شناخته شده با نام Sirius B. اگر چه این جرم بسیار کوچک است ولی جرم آن 98 درصد خورشید ما است! تصویر از  ESA / NASA.

PSR B1257 + 12 یک نوع ستاره نوترونی است که دارای دوره چرخش 6.22 میلی ثانیه (9،650 دور در دقیقه) است. جرم تخمین زده شده آن  1.4 میلیون برابر زمین است، اما بسیار کوچک است، فقط حدود شش مایل (10 کیلومتر). این ستاره زمانی شکل گرفت که یک کوتوله سفید تبدیل به یک ستاره نوترونی سریع شد. در طول این فرایند دو کوتوله سفید با هم ادغام شدند. سیارات پالسار به نظر می‌رسد بسیار نادرتر از سیاره‌های کوتوله سفید هستند، با این حال، تاکنون تنها چهار عدد از آنها تایید شده است.

پیدا کردن و مطالعه بیشتر سیارات فراخورشیدی که هنوز هم دارای ستارگان کوتوله سفید هستند، به دانشمندان کمک خواهند کرد تا بهتر بتوانند به آنچه که احتمالا بعداز میلیاردها سال بر سر زمین می‌آید، پی ببرند (زمانی که خورشید ما به پایان عمر خود می‌رسد و تبدیل به یک کوتوله سفید می‌شود). یکی دیگر از مطالعات مرتبط، همچنین از دانشگاه وارویک، اولین شواهدی را ارائه کرد که ستاره‌های کوتوله سفید در نهایت به کوتوله‌های سفید کریستالی تبدیل می‌شوند. این فرایند شامل خورشید خود ما پس از تبدیل شدن به یک کوتوله سفید، حدود 10 میلیارد سال از زمان حال نیز خواهد شد.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

How some planets can survive their stars’ deaths

Posted by Paul Scott Anderson in SPACE | May 19, 2019

https://earthsky.org/space/small-rocky-planets-most-likely-to-survive-star-death