کشف دومین تپ اختر کوتوله سفید، چگونگی تکامل ستارگان را روشن می‌کند!!

تپ‌اختر کوتوله سفید 300 برابر سریع‌تر از زمین می‌چرخد و می‌تواند به آشکار کردن چگونگی تولید میدان‌های مغناطیسی قدرتمند توسط این اجرام نادر کمک کند.

این تصویر تکامل یک تپ اختر کوتوله سفید را نشان می دهد (اعتبار تصویر: دکتر مارک گارلیک//دانشگاه وارویک)

ستاره‌شناسان تنها نمونه دوم تپ اختر کوتوله سفید را کشف کرده‌اند.

بقایای نادر ستاره ای به سرعت در حال چرخش است و در حین انجام این کار، پرتوهای قدرتمندی از ذرات الکتریکی و تشعشعات را به سمت ستاره همدم کوتوله سرخ می‌زند و باعث می‌شود که کل منظومه به طور چشمگیری در طی دوره‌های منظم محو و درخشان شود.

اعتقاد بر این است که این فعالیت تپ اختر توسط میدان‌های مغناطیسی قوی هدایت می‌شود، اما دانشمندان مطمئن نیستند که چه چیزی باعث ایجاد آنها می شود. یک توضیح مدلی است که نشان می‌دهد کوتوله‌های سفید دارای دینام‌هایی در هسته خود مانند کره زمین هستند که مغناطیس کره آن را تولید می‌کند (البته نسخه بسیار قوی‌تر). مطالعه این سیستم می‌تواند این مکانیسم را تایید کند و همچنین می‌تواند بینش جدیدی در مورد تکامل ستاره‌ای به دانشمندان بدهد.

اینگرید پلیسولی، محقق دپارتمان فیزیک دانشگاه وارویک، در بیانیه‌ای گفت: منشأ میدان‌های مغناطیسی یک سوال بزرگ در بسیاری از زمینه‌های نجوم است و این به‌ویژه برای ستاره‌های کوتوله سفید صادق است. میدان‌های مغناطیسی در کوتوله‌های سفید می‌تواند بیش از یک میلیون بار قوی‌تر از میدان مغناطیسی خورشید باشد، و مدل دینام به توضیح دلیل آن کمک می‌کند.

کوتوله‌های سفید زمانی شکل می‌گیرند که ستارگانی با جرمی مشابه خورشید و تقریباً هفت برابر بیشتر سوخت هسته‌ای آن‌ها تمام می‌شود و هسته‌های آن‌ها دیگر نمی‌توانند خود را در برابر فروپاشی گرانشی نگه دارند.

با فروپاشی هسته های ستارگان، این ستارگان پوسته بیرونی خود را از مواد بیرون می ریزند که به اندازه 100 برابر عرض ستاره ی مولد متورم می شود. این به عنوان فاز غول سرخ شناخته می شود. هسته در طی میلیون‌ها سال سرد می‌شود، زیرا این مواد پوسته بیرونی پخش می‌شوند و پراکنده می‌شوند و بقایای ستاره‌ای به نام کوتوله سفید بر جای می‌گذارند.

خورشید حدود 4.5 بیلیون سال دیگر تحت این فرآیند قرار می‌گیرد و به دور مدار مریخ متورم می‌شود و سیارات درونی از جمله زمین را می‌بلعد. ستاره ما سپس به عنوان یک کوتوله سفید در حال دود شدن در منظومه شمسی در حال مرگ به زندگی خود پایان خواهد داد.

برخی از کوتوله‌های سفید خود را در منظومه‌هایی می‌بینند که حتی پس از مرگ ستاره‌ای که آنها را ایجاد می‌کند، پویا باقی می‌مانند، به‌ویژه زمانی که یک ستاره همدم داشته باشند. نمونه‌ای از این تپ اختر کوتوله سفید تازه کشف شده، J191213.72–441045.1 (J1912–4410)، دومین سیستم از نوع خود است که پس از کشف AR Scorpii (AR Sco) در سال 2016 یافت شد.

این تپ اختر کوتوله سفید که در فاصله 773 سال نوری از منظومه شمسی ما قرار دارد، جرمی تقریباً برابر با خورشید دارد که به پهنای اطراف زمین فشرده شده است. این سیاره 300 برابر سریعتر از سیاره ما می چرخد. فقط یک قاشق چای خوری از مواد این کوتوله سفید 15 تن وزن دارد که تقریباً چهار برابر وزن یک اسب آبی است. کوتوله‌های سفید با افزایش سن گرما را از دست می‌دهند و دمای نسبتاً خنک این J1912-4410 نشان می‌دهد که سن بالایی دارد.

پیدا کردن یک تپ اختر نادر کوتوله سفید

این تیم J1912-4410 را با جستجوی داده های ارائه شده توسط بررسی‌های نجومی مختلف برای سیستم هایی با ویژگی های مشابه AR Sco کشف کردند. نامزدهای احتمالی با ULTRACAM، یک دوربین فوق سریع پیگیری شدند که قادر به گرفتن 500 عکس در ثانیه است که باعث می‌شود برای گرفتن برخی از سریع ترین رویدادهای نجومی و در نتیجه تشخیص تغییرات نور بسیار سریع مورد انتظار از تپ اخترهای کوتوله سفید گزینه عالی‌ای باشد.

این تیم دوجین کاندید احتمالی را پیدا کرد، اما تنها یکی از آنها تغییرات نوری بسیار مشابهی را با AR Sco نشان داد و سیگنال‌های رادیویی و پرتو ایکس را هر چند ثانیه به سمت زمین ارسال می‌کرد.

پلیسولی گفت: “این تایید کرد که تپ اخترهای کوتوله سفید بیشتری وجود دارد، همانطور که توسط مدل های قبلی پیش‌بینی شده بود.”

پیش‌بینی‌های دیگری نیز توسط مدل دینام انجام شده بود که با کشف J1912-4410 تأیید شد. کوتوله سفید در گذشته به اندازه کافی قوی بود که بتواند جرم را از همدم بگیرد، و این باعث می شود که آنها به سرعت بچرخند.”

تمام این پیش‌بینی‌ها توسط J1912-4410 تأیید شد، با دمای کوتوله سفید زیر 23000 درجه فارنهایت (13000 درجه سانتی‌گراد) که بسیار سردتر از دمای متوسط کوتوله سفید در حدود 180000 درجه فارنهایت (100،0 درجه سانتی‌گراد) است.

این تیم همچنین هر پنج دقیقه یک بار چرخش J1912-4410 را بر روی محور خود یافتند، و کشش گرانشی کوتوله سفید تأثیر شدیدی بر ستاره همراه دارد، همچنین مطابق با آنچه دانشمندان انتظار داشتند ببینند.

پلیسولی افزود: «این تحقیق نشان می‌دهد که علم کار می‌کند – ما می‌توانیم پیش‌بینی کنیم و آن‌ها را آزمایش کنیم، و این گونه است که هر علمی پیشرفت می‌کند».

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Discovery of 2nd ever white dwarf pulsar sheds light on how stars evolve

By Robert Lea

https://www.space.com/second-white-dwarf-pulsar-discovered