آخرین لحظات زندگی یک سیاره از دید تلسکوپ "چاندرا"

گروهی از ستاره‌شناسان انگلیسی موفق شده‌اند تا با استفاده از تلسکوپ موسوم به "رصدخانه پرتو ایکس چاندرا"، آخرین لحظات زندگی یک سیاره و سرنوشت بقایای آن را مشاهده کنند.

به گزارش واحد خبر مرکز مطالعات و پژوهش های فلکی نجومی به نقل از ایسنا و به نقل از دیلی میل، ستاره‌شناسان در بررسی‌های خود نشان داده‌اند که بقایای یک سیاره ویران‌شده، در حال برخورد به هسته یک کوتوله سفید است. کوتوله سفید، جرمی است که پس از سوختن ستاره‌ای مانند خورشید و ریختن لایه‌های بیرونی آن باقی می‌ماند.

این بررسی‌ها که با استفاده از "رصدخانه پرتو ایکس چاندرا" (Chandra X-ray Observatory) انجام شده‌اند، شواهد غیرمستقیم به دست آمده طی چندین دهه را تأیید می‌کنند که نشان می‌دهند بقایای س یارات در حال تجزیه، طی میلیاردها سال به سمت کوتوله‌های سفید فرستاده می‌شوند.

متخصصان "دانشگاه وارویک" (University of Warwick) انگلستان توضیح دادند که بقایای سیاره‌ هنگام برخورد با سطح یک کوتوله سفید موسوم به "جی۲۹–۳۸" (G 29-38) که در فاصله ۴۴ سال نوری از زمین قرار دارد، تا ۱.۸ میلیون درجه فارنهایت گرم می‌شوند.

دکتر "تیموتی کانینگهام" (Timothy Cunningham)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: این سرنوشتی است که می‌تواند طی چند میلیارد سال آینده، در انتظار سیارات، قمرها و سیارک‌های منظومه شمسی باشد.

در هر حال، این یک فرآیند سریع نیست و تا پس از رسیدن به مرحله "غول سرخ" (Red Giant) که ستاره در آن، لایه‌های بیرونی خود را می‌ریزد، آغاز نمی‌شود. اجرام سیاره‌ای به تدریج پراکنده می‌شوند و هنگامی که به اندازه کافی به ستاره نزدیک شوند تا از بین بروند، صفحه‌ای را تشکیل می‌دهند که مواد را به آرامی بیرون می‌ریزد.

پژوهشگران از اشعه ایکس برای شناسایی مواد سنگی و گازی استفاده کردند که پس از مرگ ستاره میزبان باقی مانده بودند. آنها دریافتند که این مواد باقیمانده با گذشت زمان، به تدریج به بقایای ستاره نزدیکتر می‌شوند تا در سطح ستاره به کار بروند. این اتفاق میلیاردها سال پس از شکل‌گیری منظومه سیاره‌ای رخ داد زیرا زمان زیادی طول می‌کشد تا منظومه سیاره‌ای، کار خود را آغاز کند، لایه‌های بیرونی را از بین ببرد و به یک کوتوله سفید تبدیل شود.

بیشتر ستارگان و منظومه‌های سیاره ای مانند "جی۲۹–۳۸"، به یک کوتوله سفید تبدیل می‌شوند. تصور بر این است که بسیاری از سیارات و اجرام دیگری که زمانی به دور آنها می چرخیده‌اند، مواد باقیمانده را جمع می‌کنند.

ستاره‌شناسان در چند دهه گذشته، از فرآیندی موسوم به طیف‌سنجی استفاده کرده‌اند و برای بررسی کوتوله‌های سفید، به ارزیابی طول موج‌های نوری و فرابنفش پرداخته‌اند. این کار به آنها امکان داده است تا فراوانی عناصر روی سطح ستاره و ترکیب اجرامی را که از آنها سرچشمه گرفته است، بررسی کنند. برای نمونه، این کار می‌تواند به آنها امکان دهد تا بقایای شیمیایی سنگ و گاز را مورد بررسی قرار دهند.

ستاره‌شناسان، شواهد غیرمستقیمی دارند که نشان می‌دهد بقایای شیمیایی از سیارات مرده آمده‌اند اما این نخستین باری است که این فرآیند مستقیما بررسی می‌شود.

شواهد غیرمستقیم از این واقعیت حاصل شد که ۲۵ تا ۵۰ درصد از کوتوله‌های سفید، حاوی عناصر سنگینی مانند آهن، کلسیم و منیزیم  در جو هستند. کانینگهام گفت که این نخستین باری است که آنها موادی را می‌بینند که وارد جو یک کوتوله سفید می‌شوند.

مواد حاصل از اجرام سیاره‌ای، پس از پایان یافتن مرحله غول سرخ ستاره، در منظومه پراکنده می‌شوند. در این مرحله، لایه‌های بیرونی ریخته می‌شوند و ابرهای غبار و گاز در منظومه باقی می‌مانند. این ابرهای گاز و غبار که از سیارات، قمرها و سیارک‌هایی که زمانی کاملا شکل گرفته بودند، به جا مانده‌اند، یک صفحه را تشکیل می‌دهند.

کانینگهام ادامه داد: بررسی‌های کنونی، میانگین عمر این صفحه‌ها را حدود ۱۰۰ هزار تا یک میلیون سال تخمین می‌زنند اما این مقدار با توجه به جرم سیاره‌ای که از بین می‌رود، بسیار متفاوت است.

همان گونه که مواد حاصل از اجرام سیاره‌ای به سمت ستاره کشیده می‌شوند، با سرعت کافی به سطح برخورد می‌کنند و نوعی پلاسمای گرم‌شده را تشکیل می‌دهند. دمای این پلاسما به ۱.۸ میلیون درجه فارنهایت می‌رسد و روی سطح ستاره می‌نشیند. همان طور که پلاسما سرد می‌شود، نوعی اشعه ایکس از خود ساطع می‌کند که از زمین قابل مشاهده است. این طول موج پرانرژی نور، توسط الکترون‌های بسیار سریعی ایجاد می‌شود و اثر انگشت موادی است که بر سیاهچاله‌ها و ستاره‌های نوترونی می‌بارند.

شناسایی این نوع اشعه ایکس، یک مشکل چالش‌برانگیز است زیرا مقدار کمی که به زمین می‌رسد، می‌تواند در میان سایر منابع درخشان پرتو ایکس در آسمان شب از بین برود. رصدخانه پرتو ایکس چاندرا معمولا برای بررسی سیاه‌چاله‌ها استفاده می‌شود اما می‌تواند آن دسته از منابع انتشار را که کمتر واضح هستند نیز شناسایی کند.

پژوهشگران با کمک وضوحی که چاندرا نسبت به سایر تلسکوپ‌ها دارد، توانستند "جی۲۹–۳۸" را از سایر منابع پرتو ایکس متمایز کنند. این کار به آنها امکان داد تا برای نخستین بار، پرتوهای ایکس ساطع‌شده از یک کوتوله سفید را بررسی کنند و مواد وارد شده به جو ستاره را ببینند.

کانینگهام گفت: چیزی که در مورد این نتیجه هیجان‌انگیز به شمار می‌رود، این است که ما در مورد طول موج متفاوتی کار می‌کنیم و این به ما امکان می‌دهد تا نوع کاملا متفاوتی از فیزیک را مورد بررسی قرار دهیم. این پژوهش، نخستین شواهد مستقیم را در مورد این موضوع ارائه می‌دهد که کوتوله‌های سفید در حال "برافزایش" (Accretion) بقایای منظومه‌های سیاره‌ای قدیمی هستند. بررسی برافزایش به این صورت، روش جدیدی را ارائه می‌کند که به وسیله آن می‌توانیم این سیستم‌ها را مشاهده کنیم و سرنوشت احتمالی هزاران منظومه فراسیاره‌ای شناخته‌شده از جمله منظومه شمسی خودمان را مورد بررسی قرار دهیم.

این پژوهش، در مجله "Nature" به چاپ رسید.