بینش جدید در مورد شکلگیری کوتولههای قهوهای
سحابی در صورت فلکی مار در این منطقه از آسمان، تیم LMU متان دوتره شده را در یک کوتوله قهوهای اولیه کشف کردند. اعتبار: ESO
کوتولههای قهوهای اجرام آسمانی عجیبی هستند که نوعی موقعیت میانی بین ستارهها و سیارات را اشغال میکنند. اخترفیزیکدانان گاهی اوقات آنها را “ستارههای شکست خورده” مینامند زیرا جرم کافی برای سوزاندن هیدروژن در هسته خود ندارند و مانند ستارهها میدرخشند. این که شکلگیری کوتولههای قهوهای صرفاً یک نسخه کوچک شده از تشکیل ستارگان خورشید مانند باشد، پیوسته مورد بحث است. اخترفیزیکدانان روی جوانترین کوتولههای قهوهای تمرکز کردهاند که کوتولههای قهوهای اولیه نیز نامیده میشوند. آنها تنها چند هزار سال قدمت دارند و هنوز در مراحل اولیه شکلگیری هستند. آنها میخواهند بدانند که آیا گاز و غبار موجود در این کوتولههای قهوهای رنگ شبیه به ترکیب جوانترین پیشستارههای خورشیدمانند است یا خیر.
تمرکز مورد توجه روی متان است، یک مولکول گازی ساده و بسیار پایدار که پس از تشکیل، تنها با فرآیندهای فیزیکی پرانرژی از بین میرود و در چندین سیاره فراخورشیدی یافت شده است. در گذشته، متان نقش اساسی در شناسایی و بررسی خواص قدیمیترین کوتولههای قهوهای کهکشان ما داشته است که چند صد میلیون تا بیلیونها سال قدمت دارند.
اکنون، برای اولین بار، تیمی به رهبری باسماه ریاض، اخترفیزیکدان LMU، به طور واضح متان دوتره (CH3D) را در سه کوتوله قهوهای اولیه شناسایی کرده است. این اولین تشخیص واضح CH3D در خارج از منظومه شمسی است. این یک نتیجه غیرمنتظره است.
کوتولههای قهوهای اولیه اجسامی بسیار سرد و متراکم هستند. این امر مطالعه آنها را برای امضای متان در مادون قرمز نزدیک دشوار میکند. در مقابل، آنها را میتوان به راحتی در محدوده موج میلیمتری مشاهده کرد. برخلاف متان که به دلیل تقارن آن هیچ علامت طیفی در حوزه رادیویی ندارد، متان دوتره شده (CH3D) را میتوان در طول موجهای میلیمتری مشاهده کرد.
اولین کشف CH3D بسیار شگفتانگیزتر بود، زیرا طبق تئوریهای مربوط به تشکیل کوتولههای قهوهای، کوتولههای قهوهای اولیه سردتر (حدود 10 کلوین یا کمتر) و چگالتر از پیش ستارهها هستند. براساس تئوری شیمیایی، CH3D ترجیحاً زمانی تشکیل میشود که گاز گرم یعنی در دمای حدود 20 تا 30 کلوین باشد. باسماه ریاض میگوید: «اندازهگیریها نشان میدهد که حداقل بخش قابلتوجهی از گاز در یک کوتوله قهوهای اولیه گرمتر از 10 کلوین است، در غیر این صورت CH3D اصلاً نباید آنجا باشد». اندازه گیری فراوانی CH3D تخمین فراوانی متان را در اختیار دانشمندان قرار میدهد.
همچنین غیرمنتظره است که در حالی که تا به امروز تنها یک پیشستاره شبیه به خورشید وجود دارد که در آن CH3D به طور آزمایشی شناسایی شده است، تیم LMU به طور قطعی CH3D را در 3 کوتوله اولیه قهوهای شناسایی کرده است. این بدان معناست که کوتولههای قهوهای اولیه شیمی آلی گرم و غنی از خود نشان میدهند، و این اجرام فشرده اخترفیزیکی سرد ممکن است صرفاً یک کپی کوچک شده از ستارههای اولیه نباشند.
وینگ-فای تی از مؤسسه ماکس پلانک برای فیزیک فرازمینی، یکی از نویسندگان این کتاب میگوید: «متان در کوتولههای قهوهای اولیه ممکن است زنده بماند یا نتواند چنین فراوانی را در قدیمیترین کوتولههای قهوهای حفظ کند. از آنجایی که محیط گرم برای تشکیل مولکولهای پیچیدهتر مساعد است، کوتولههای قهوهای اولیه اشیایی جذاب برای جستجوی این مولکولها در آینده هستند.
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
New insights into the formation of brown dwarfs
by Ludwig Maximilian University of Munich FEBRUARY 18, 2022
https://phys.org/news/2022-02-insights-formation-brown-dwarfs.html