کشف نوع جدیدی از ستاره‌های دوتایی

اعتبار: M.Weiss/Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian

محققان مرکز اخترفیزیک، هاروارد و اسمیتسونیان نوع جدیدی از ستاره دوتایی را مشاهده کرده‌اند که مدت‌هاست تصور می‌شد وجود دارند. این کشف در نهایت چگونگی شکل‌گیری و تکامل یک نوع ستاره نادر در جهان را تایید می‌کند.

نوع جدید ستارگان که در شماره این ماه از اعلامیه‌های ماهانه انجمن سلطنتی نجوم شرح داده شده است، توسط کریم البادری، دانشجوی فوق دکترا، با استفاده از تلسکوپ شین در رصدخانه لیک در کالیفرنیا و داده‌های چندین بررسی نجومی کشف شد.

البادری می‌گوید: ما اولین اثبات فیزیکی جمعیت جدیدی از ستارگان دوتایی را مشاهده کرده‌ایم. “این امر خیلی هیجان‌انگیز است؛ این یک حلقه تکاملی گمشده در مدلهای تشکیل ستاره‌های دوتایی است که ما به دنبال آن بوده‌ایم.”

نوع جدیدی از ستاره

وقتی یک ستاره می‌میرد، به احتمال 97 درصد به یک کوتوله سفید تبدیل می‌شود، یک جسم متراکم کوچک که پس از سوختن تمام سوخت خود منقبض و کم نور شده است.

اما در موارد نادر، یک ستاره می‌تواند به یک کوتوله سفید بسیار کم جرم (ELM) تبدیل شود. این ستارگان با جرم کمتر از یک سوم خورشید، معمایی را به وجود می‌آورند: اگر محاسبات تکامل ستاره‌ای درست باشد، به نظر می‌رسد که تمام کوتوله‌های سفید ELM بیش از 13.8 بیلیون سال سن – پیرتر از سن خود کیهان و بنابراین، از نظر فیزیکی غیرممکن داشته باشند.

البادری، یکی از اعضای مؤسسه تئوری و محاسبات در مرکز اخترفیزیک می‌گوید: «جهان به اندازه کافی پیر نیست که بتواند این ستارگان را با تکامل عادی بسازد.

طی سال‌ها، ستاره‌شناسان به این نتیجه رسیده‌اند که تنها راه برای تشکیل یک کوتوله سفید ELM کمک یک همدم دوتایی است. کشش گرانشی یک ستاره همدم در نزدیکی می‌تواند به سرعت (حداقل در کمتر از 13.8 بیلیون سال) ستاره را تا زمانی از بین ببرد که به یک کوتوله سفید ELM تبدیل شود. اما شواهدی برای این تصویر بی‌گمان وجود ندارد.

ستاره‌شناسان ستارگان عادی و پرجرم مانند خورشید ما را مشاهده کرده‌اند. آنها همچنین کوتوله‌های سفید ELM را با همدمهای کوتوله سفید معمولی مشاهده کرده‌اند. با این حال، آنها مرحله انتقالی تکامل یا تغییر شکل را مشاهده نکرده بودند: زمانی که ستاره بیشتر جرم خود را از دست داده و تقریباً به یک کوتوله سفید ELM منقبض شده است.

یک پیوند تکاملی گمشده

البادری اغلب نجوم ستاره‌ای را با جانورشناسی قرن نوزدهم مقایسه می‌کند.

او توضیح می‌دهد: “شما به جنگل می‌روید و یک موجود زنده را پیدا می‌کنید. بزرگی، وزن آن را توصیف می‌کنید و سپس به سراغ موجودات دیگری می‌روید.” “شما همه این انواع مختلف را می‌بینید و نیاز دارید که چگونه همه آنها را به هم ارتباط دهید.”

در سال 2020، البادری تصمیم گرفت در جستجوی ستاره‌ای که مدت‌ها دانشمندان به دنبال آن بودند، به جنگل برود: کوتوله سفید پیش از ELM (که به عنوان یک متغیر فاجعه‌آمیز تکامل یافته نیز شناخته می‌شود).

البادری با استفاده از داده‌های جدید گایا، رصدخانه فضایی که توسط آژانس فضایی اروپا پرتاب شد و تأسیسات Zwicky در کلتچ، تعداد یک بیلیون ستاره را به 50 نامزد بالقوه کاهش داد.

این ستاره‌شناس بر اهمیت داده‌های عمومی نظرسنجی‌های نجومی برای کار خود تأکید می‌کند. او می‌گوید: «اگر پروژه‌هایی مانند Zwicky و Gaia که حجم عظیمی از کار در پشت صحنه صدها نفر را نشان می‌دهند، نبود، این کار ممکن نبود.

سپس البادری با مشاهدات دقیق 21 ستاره را دنبال کرد. استراتژی انتخاب جواب داد. او می‌گوید: «100 درصد کاندیداها همان ELM‌هایی بودند که ما به دنبال آن بودیم. آنها بیشتر از ELMها پف کرده و همچنین به شکل تخم‌مرغی بودند زیرا کشش گرانشی ستاره دیگر شکل کروی آنها را مخدوش می‌کند.

البادری می‌افزاید: «ما پیوند تکاملی بین دو دسته از ستارگان دوتایی – متغیرهای فاجعه‌آمیز و کوتوله‌های سفید ELM – یافتیم و تعداد مناسبی از آنها را پیدا کردیم.

سیزده عدد از ستاره‌ها نشانه‌هایی از دست دادن جرم خود را نشان دادند، در حالی که به نظر می‌رسید هشت ستاره دیگر جرم خود را از دست نمی‌دهند. هر یک از آنها همچنین از نظر دما گرمتر از متغیرهای فاجعه بار مشاهده شده قبلی بودند.

البادری قصد دارد به مطالعه کوتوله‌های سفید قبل از ELM ادامه دهد و ممکن است 29 ستاره نامزد دیگری را دنبال کند.که قبلاً کشف کرده بود.

مانند انسان‌شناسان امروزی که شکاف‌های تکامل انسانی را پر می‌کنند، او از تنوع ستارگانی که می‌توانند از ساده بودن علم ناشی شوند شگفت‌زده است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Astronomers observe a new type of binary star long predicted to exist

by Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics DECEMBER 1, 2021

https://phys.org/news/2021-12-astronomers-binary-star.html