چگونه یک کوتوله سفید سیاره غول پیکر خود را تبخیر می‌کند؟!

اخترشناسان مدتهاست که گمان می‌کنند کوتوله‌های سفید همدم سیاره‌ای خود را تبخیر می‌کند. اکنون، مشاهدات غیرمستقیم روند عمل را نشان می‌دهد.

در این تصویر یک سیاره غول پیکر در حال چرخش در مدار کوتوله سفید درست در خارج از دیسک گازی است. انفجار فوتونهای پرانرژی که از کوتوله‌های سفید دریافت می‌کند، اتمسفر آن را تبخیر می‌کند، که عمدتاً از هیدروژن، اکسیژن و گوگرد تشکیل شده است. در حالی که بخش زیادی از هیدروژن توسط فوتونهای ماوراء‌بنفش در یک دم دنباله‌دار مانند، از کوتوله سفید دور می‌شود، اکسیژن و گوگرد به سمت داخل فرو می‌افتند و یک دیسک در اطراف کوتوله سفید تشکیل می‌دهند. خطوط انتشار اکسیژن، که ما به رنگ قرمز می‌بینیم، دیسک داخلی را روشن می‌کند، در حالی که خطوط انتشار گوگرد آبی در مناطق بیرونی دیسک قوی‌تر هستند.

دانشگاه وارویک / مارک گارلیک

یک قطره خون در برف مطمئناً به شما می‌گوید که فردی زخمی شده است. به همین ترتیب، کشف جریان غیرمعمول گاز بر روی یک ستاره کوتوله سفید به وجود یک سیاره “خونین” اشاره دارد. در این هفته، ستاره‌شناسان برای اولین بار، شواهدی را البته بطور غیرمستقیم برای سیاره ای که دور یک کوتوله سفید در حال چرخش است، گزارش کردند – بقایای متراکم یک ستاره مانند خورشید که از سوخت هسته‌ای خود استفاده کرده است.

در تاریخ 5 دسامبر، تیمی از اخترشناسان به سرپرستی برایان گونیسک (دانشگاه وارویک، انگلیس) در مجله نیچر، مطالعه طیف‌سنجی خود را از یک کوتوله سفید داغ با قدر 19 معروف به WD J091405.30 + 191412.25 ، که در قسمت شرقی سرطان در حدود 1.500 سال نوری دور است، شرح می‌دهند.. مشاهدات با طیف نگاری X-Shooter در رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) این تلسکوپ بسیار بزرگ نشانگر وجود دیسک گازی است که فقط 20 میلیون کیلومتر از آن فاصله دارد.

 اخترشناسان مدتهاست كه مشكوك هستند كه کوتوله‌های سفید، سیارات باقیمانده در مدار اطراف خود را تبخیر می‌کنند. در حقیقت، دیسک‌هایی از بقایای سیاره‌ای قبلاً در اطراف کوتوله‌های سفید پیدا شده بودند، اما آنها همیشه ترکیب سنگی داشتند. در عوض، به نظر می‌رسد دیسک اطراف WD J0914 + 1914 صرفاً از هیدروژن، اکسیژن و گوگرد تشکیل شده است (عناصر موجود در لایه‌های جوی عمق سیارات غول‌پیکر یخی مانند نپتون). علاوه بر این، کوتوله سفید در حال جمع‌آوری مواد دیسک با سرعت بی‌سابقه 3000 تن در ثانیه است.

 به گفته نویسندگان، “محتمل‌ترین مبدأ مواد در [دیسک] سیاره غول‌پیکر تبخیر شده در مدار نزدیک در اطراف کوتوله سفید است.” که دمای سطح 28000 درجه است. این باید یک منظره عجیب باشد: پیش‌بینی می‌شود سیاره با چگالی نسبتاً کم تقریباً چهار برابر کوتوله سفید فوق چگالش باشد.

بنابراین چگونه یک سیاره غول پیکر یخی در چنین مدار بسته‌ای به دام افتاده و تنها در 10 روز ستاره را دور می‌زند؟ از این گذشته ، چنین مدار نزدیک می تواند سیاره را در مرحله غول سرخ خود درون ستاره قرار دهد. این تیم پیشنهاد می کند که این سیاره بعدا به دلیل تعامل گرانشی با سایر سیارات موجود در سیستم به سمت داخل کشیده شده است. سرنوشت مشابهی ممکن است در انتظار سیارات غول پیکر در منظومه شمسی ما باشد (حدود 5 میلیارد سال بعد، پس از آنکه خورشید به یک کوتوله سفید تبدیل می‌شود).

به گفته محقق سیارات فراخورشیدی یامیلا میگوئل (رصدخانه لیدن) ، “اهمیت این کشف در این واقعیت نهفته است که دیسک سرنخ‌هایی را از ترکیب این سیاره فراهم می‌کند.” لیزا کالتنگر (کرنل) نیز به کشف سیارات در مدار کوتوله‌های سفید مشغول است. وی می‌گوید “این سیارات می‌توانند برای میلیون ها سال شرایط قابل سکونت خود را حفظ کنند.”

به عنوان بخشی از مطالعه، گونیسك و همكارانش در نقشه‌برداری آسمانی دیجیتال اسلون، طیف 7000 كوتوله سفید را مورد بررسی قرار دادند اما سیستم دیگری پیدا نكردند كه شبیه WD J0914 + 1914  باشد. آنها امیدوارند که داده‌های بیشتری برای 260000 کوتوله سفید مشخص شده توسط تلسکوپ فضایی گایای آژانس فضایی اروپا نشان داده شود.

البته این بسیار خوب خواهد بود که شواهد مستقیم بیشتری در مورد وجود سیاره تبخیر یافته پیدا کنید. متأسفانه گونسكی می‌گوید، تغییرات سرعت شعاعی ستاره‌ای”بسیار چالش برانگیز خواهد بود: کوتوله سفید بسیار ضعیفتر از ستارگان میزبان سیارات فراخورشیدی است و خطوط جذب كمتری در طیف خود دارد كه نمی‌تواند برای اندازه گیری سرعت استفاده شود.” وی می‌گوید  طیف نویسی ESPRESSO جدید ESO قادر خواهد بود این مسئله را از بین ببرد.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

How a White Dwarf Is Vaporizing Its Giant Planet

By: Govert Schilling | December 5, 2019

https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/white-dwarf-vaporizing-giant-planet/