یک کوتوله سفید، جسمی شبیه پلوتو را میخورد
این تصویر هنری، یک کوتوله سفید را نشان میدهد که توسط یک دیسک آوار احاطه شده است که بقایای قطعات یک جسم پلوتو مانندِ به دام افتاده، در حال سقوط بر روی کوتوله سفید است. مشاهدات هابل سیگنال قوی از اکسیژن را نشان میدهد که گواهی بر وجود آب فراوان در این جسم است. اعتبار تصویر: ناسا، تیم پایل (NASA/JPL-Caltech)
تلسکوپ فضایی هابل با وجود قدمتش هنوز هم به سختی کار میکند. قابلیتهای رصد فرابنفش آن، آن را به ویژه برای مطالعه کوتولههای سفید مناسب میکند. این تلسکوپ در طول سالها، یک کوتوله سفید خاص را در دو موقعیت جداگانه مشاهده کرده است، همانطور که با دهها کوتوله سفید دیگر نیز مشاهده کرده است. اما این کوتوله سفید خاص، به نام WD 1647+375 و در فاصله حدود ۲۶۰ سال نوری، چیزی غیرمعمول را به اخترشناسان نشان داده است.
بسیاری از کوتولههای سفید در حال جمع کردن مواد از اجرام سنگی مشاهده شدهاند، اما در این مورد، هابل مواد یخی و غنی از فرار را شناسایی کرد که به یک کوتوله سفید جمع میشوند. این شواهد قوی نشان میدهد که منظومه شمسی که کوتوله سفید در آن قرار دارد، جمعیتی شبیه به کمربند کویپر از اجرام یخی داشته است که میتوانستهاند هنگام تشکیل سیارات، آب را به ناحیه داخلی سیستم منتقل کنند.
این کشف در مقالهای با عنوان “کشف یک سیاره فراخورشیدی یخی و غنی از نیتروژن” منتشر شده است. این مقاله در ماهنامه انجمن سلطنتی نجوم منتشر شده است و نویسنده اصلی آن اسنهلاتا اسناهو از دانشکده فیزیک دانشگاه وارویک در انگلستان است.
نویسندگان در مقاله تحقیقاتی خود مینویسند: «کوتولههای سفیدی که بقایای سیارهای را به خود جذب میکنند، بینش دقیقی در مورد ترکیب عمده سیارات فراخورشیدی سنگی ارائه میدهند. با این حال، تاکنون تنها یک نمونه مشابه کمربند کویپر به این شکل شناسایی شده است.
این کشف به این دلیل تعجبآور است که در یک منظومه شمسی هنگام تبدیل یک ستاره رشته اصلی به کوتوله سفید رخ میدهد.
کوتولههای سفید بقایای ستارهای ستارههایی هستند که به اندازه کافی پرجرم نیستند تا به ستارههای نوترونی یا سیاهچاله تبدیل شوند. آنها بسیار متراکم هستند و تقریباً جرمی برابر با خورشید دارند، اما تقریباً به اندازه زمین هستند. آنها وقتی یک ستاره رشته اصلی از عمر همجوشی خود پیر میشود و به یک غول سرخ تبدیل میشود، بوجود می آیند. این ستارهها هیدروژن موجود در هستههای خود را تمام کردهاند و هیدروژن را در یک پوسته بیرونی همجوشی میکنند. در نهایت، این غولهای سرخ لایههای بیرونی خود را به بیرون پرتاب میکنند و یک سحابی سیارهای تشکیل میدهند. در قلب آن سحابی کوتاهمدت، آنچه از ستاره باقی مانده است، قرار دارد: یک کوتوله سفید. این سرنوشت خورشید ماست.
تصویر هنری از یک کوتوله سفید را نشان میدهد. آنها بسیار متراکم هستند و کشش گرانشی قدرتمندی نسبت به حجم خود دارند. با گذار ستارگان از رشته اصلی به غول قرمز و سپس به کوتوله سفید، این تغییرات منظومه شمسی ستاره را ویران میکند. اعتبار تصویر: دانشگاه وارویک/مارک گارلیک
خروج مواد در پایان مرحله غول قرمز، محیط اطراف کوتوله سفید را ویران میکند. ستارهشناسان معتقدند وقتی خورشید ما این تغییرات چشمگیر را تجربه میکند، بادها و تابشهای شدید ستارهای میتوانند مواد فرار مانند یخ آب را از اجرام کمربند کویپر (KBO) خارج کرده و مدارهای آنها را مختل کنند. در نهایت، خورشید پالسهای خروج را تجربه خواهد کرد که در طی آن میتواند تا 50٪ از جرم خود را از دست بدهد. این امر باعث تضعیف نیروی گرانش خورشید بر روی اجرام کمربند کویپر میشود و بسیاری از آنها از منظومه شمسی خارج میشوند. زمانی که کوتوله سفید تنها چیزی باشد که از خورشید باقی میماند، ساختار کمربند کویپر نابود یا حداقل غیرقابل تشخیص خواهد بود.
این همان چیزی است که این کشف جدید را بسیار جذاب میکند. یک جسم کمربند یخی از یک منظومه شمسی دوردست در چنین نزدیکی به کوتوله سفید خود چه میکند؟
ساهو، نویسنده اصلی، در یک بیانیه مطبوعاتی گفت: “ما شگفتزده شدیم. انتظار نداشتیم آب یا سایر محتویات یخی را پیدا کنیم. دلیل این امر این است که دنبالهدارها و اجرام شبیه کمربند کویپر، با تبدیل شدن ستارههایشان به کوتولههای سفید، خیلی زود از منظومههای سیارهای خود به بیرون پرتاب میشوند. اما در اینجا، ما این ماده بسیار فرار و غنی را شناسایی میکنیم. این امر برای ستارهشناسانی تعجبآور است که کوتولههای سفید و همچنین سیارات فراخورشیدی، سیارات خارج از منظومه شمسی ما را مطالعه میکنند،.”
ستارهشناسان شاهد کوتولههای سفیدی بودهاند که در حال جذب مواد سیارهای سنگی از سیارات و سیارکهایی هستند که خیلی نزدیک میشوند. اما یافتن مواد فرار موضوع دیگری است.
ساهو گفت: «برای کوتولههای سفید غیرمعمول نیست که نشانههایی از کلسیم، آهن و سایر فلزات را از موادی نشان دهند که جذب میکنند. این مواد از سیارات و سیارکهایی میآیند که خیلی به ستاره نزدیک میشوند و خرد و انباشته میشوند. تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی این مواد، دریچهای به چگونگی تشکیل خردهسیارههای خارج از منظومه شمسی به ما میدهد.»
ساهو گفت: «به این ترتیب، کوتولههای سفید مانند صحنههای جرم کیهانی عمل میکنند – وقتی یک خردهسیاره به داخل آن سقوط میکند، عناصر آن اثر انگشت شیمیایی خود را در اتمسفر ستاره به جا میگذارند و به ما اجازه میدهند هویت «قربانی» را بازسازی کنیم. معمولاً، ما شواهدی از مواد سنگی در حال انباشته شدن، مانند کلسیم و سایر فلزات، میبینیم، اما یافتن بقایای غنی از مواد فرار تنها در تعداد انگشتشماری از موارد تأیید شده است.»
طیفسنجی فرابنفش از تلسکوپ فضایی هابل، ترکیب شیمیایی این جسم را آشکار کرد. مادهای که کوتوله سفید به خود جذب کرده، سرشار از مواد فرار مانند کربن، نیتروژن و گوگرد است. این محقق میگوید که ترکیب شیمیایی آن مشابه اجرام کمربند کوییپر منظومه شمسی ما است. این ماده همچنین دارای کسر جرمی نیتروژن بالا و اکسیژن اضافی زیادی است. روی هم رفته، نشان میدهد که خرده سیاره جذب شده غنی از آب است که این نتیجهگیری را تأیید میکند که ترکیبی شبیه به دنبالهدار یا سیاره کوتوله دارد.
مشاهدات همچنین وجود قوی نیتروژن را نشان داد. در واقع، این بیشترین نیتروژنی است که تاکنون در بقایای کوتوله سفید شناسایی شده است. این نشانه قوی دیگری است که جسم جذب شده یخی بوده است. ساهو گفت: “ما میدانیم که سطح پلوتو پوشیده از یخهای نیتروژنی است. ما فکر میکنیم که کوتوله سفید قطعاتی از پوسته و گوشته یک سیاره کوتوله را جذب کرده است.”
نیوهورایزنز ناسا نیتروژنی را در پلوتو یافت که مانند جریان یخچالهای طبیعی روی زمین، در سطح سیاره کوتوله جریان دارد. اعتبار تصویر: NASA/JHUAPL/SwRINASA
نویسندگان در تحقیقات خود توضیح میدهند: «ترکیب حجمی و توزیع جرم عناصر شناسایی شده در اتمسفر WD 1647+375 نشان میدهد که جسم برافزایشی یا یک دنبالهدار یا قطعهای از سطح یک سیاره کوتوله یخی مشابه پلوتو است.»
اما یک تغییر احتمالی در این یافتهها وجود دارد و رویدادهای اخیر در منظومه شمسی ما آن را مورد توجه قرار میدهد. بحثها در مورد کوتولههای سفید که مواد سیارهای را برافزایش میدهند، فرض را بر این میگذارد که این ماده از همان سیستم کوتوله سفید است. اما ظهور دنبالهدار 3i/ATLAS، به همراه دو ISO دیگر که در سالهای اخیر مشاهده شده است، نشان میدهد که هیچ تضمینی وجود ندارد که این سیاره کوچک یخی منشأ مشترکی با کوتولههای سفید داشته باشد.
دنبالهدار 2I/Borisov در سال ۲۰۱۹ از منظومه شمسی داخلی ما بازدید کرد. مشاهدات نشان داد که ماهیت یخی اولیه آن مانند اجرام کمربند کوییپر است. اعتبار تصویر: ناسا، ESA و D. Jewitt (UCLA)
نویسندگان مینویسند: “با توجه به اینکه سه دنبالهدار بین ستارهای در منظومه شمسی در عرض چند سال شناسایی شدند، یک احتمال وسوسهانگیز این است که برخی از کوتولههای سفید ممکن است چنین دنبالهدارهای بین ستارهای را به جای دنبالهدارهای خودشان، به هم بپیوندند.” این واقعیت که دنبالهدار 2I/Borisov شباهتهای زیادی با اجرام کمربند کوییپر دارد، به جذابیت این موضوع میافزاید.
به همین دلایل، نویسندهی اصلی، ساهو، در حال بررسی نتایج مشاهدات 3i/ATLAS است. تعیین ترکیب شیمیایی و محتوای آب آن، اطلاعات زیادی را در مورد این جرم آسمانی روشن خواهد کرد. ساهو گفت: «این نوع مطالعات به ما کمک میکند تا در مورد تشکیل سیارات بیشتر بدانیم. آنها همچنین میتوانند به ما در درک چگونگی انتقال آب به سیارات سنگی کمک کنند.»
در این مورد، تشخیص بین یک دنبالهدار ذاتی، یک جرم KBO یا یک دنبالهدار بینستارهای دشوار است. پارامترهای ناشناختهی زیادی وجود دارد و ترکیب شیمیایی این جرم آسمانی تنها تا حدی اطلاعات را آشکار میکند.
اما یک نتیجهگیری واضح است: «مطالعهی ما در مورد WD 1647+375 وجود سیارات فراخورشیدی یخی را نشان میدهد که میتوانند آب و سایر مواد فرار را به سیارات زمینی در منظومههای فراخورشیدی منتقل کنند – پیشنیازی برای توسعهی حیات در جهانهای دیگر.» این را نویسندگان در نتیجهگیری خود مینویسند.
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
A White Dwarf Makes A Meal Of A Pluto-Like Object
By Evan Gough – September 19, 2025
https://www.universetoday.com/articles/a-white-dwarf-makes-a-meal-of-a-pluto-like-object