گروهی بینالمللی از ستارهشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل در بررسی مشترکی دریافتهاند که کوتولههای سفید میتوانند با سوزاندن هیدروژن، خود را جوانتر از آنچه هستند نشان دهند. این کشف میتواند بر روی روش محاسبه سن خوشههای ستارهای تاثیرگذار باشد.
به گزارش اورانوس و به نقل از ئسا، گروهی بینالمللی از ستارهشناسان، نخستین شواهد مربوط به کوتولههای سفید را کشف کردهاند که نشان میدهد کوتولههای سفید با سوزاندن هیدروژن روی سطحشان میتوانند سرعت پیری خود را کاهش دهند.
ژیانشنگ چن (Jianxing Chen)، پژوهشگر دانشگاه بولونیا ایتالیا گفت: اولین شواهد رصدی را یافتهایم که نشان میدهند کوتولههای سفید هنوز میتوانند فعالیت گرماهستهای پایداری داشته باشند. این موضوع، بسیار شگفتآور بود زیرا با آنچه که تصور میشد، مغایرت دارد.
کوتولههای سفید، ستارگانی هستند که به آرامی سرد میشوند و در آخرین مراحل زندگی، لایههای خارجی خود را بیرون میریزند. حدود ۹۸ درصد از ستارگان جهان، ازجمله خورشید ما، نهایتا به کوتوله سفید تبدیل میشوند. بررسی مراحل خنک شدن، به ستارهشناسان کمک میکند تا نه تنها کوتولههای سفید، بلکه مراحل ابتدایی زندگی آنها را درک کنند.
ستارهشناسان برای بررسی اساس فیزیک تکامل کوتولههای سفید، دو نمونه در حال خنک شدن از آنها را در دو مجموعه بزرگ از ستارگان مورد بررسی قرار دادند؛ خوشههای کروی ستارهای موسوم به مسیه ۳ (M3) و مسیه ۱۳ (M13). ویژگیهای فیزیکی بسیاری مانند سن و فلزینگی این دو خوشه کروی، مشابه است اما جمعیت ستارگانی که در نهایت به ایجاد کوتولههای سفید منجر میشوند، در آنها متفاوت است.
رنگ کلی ستارگان در مرحله تکاملی موسوم به شاخه افقی (Horizontal Branch) خوشه مسیه ۱۳، معمولا آبیتر است که جمعیت ستارگان گرمتر را نشان میدهد. این موضوع، مسیه ۳ و مسیه ۱۳ را به آزمایشگاه طبیعی بینقصی تبدیل میکند که در آن میتوان نحوه سرد شدن جمعیتهای گوناگون کوتولههای سفید را آزمایش کرد.
چن ادامه داد: کیفیت فوقالعاده رصدی تلسکوپ فضایی هابل (Hubble Space Telescope)، دید کاملی در مورد جمعیت ستارگان این دو خوشه کروی در اختیار ما گذاشت و امکان داد تا نحوه تکامل ستارگان را در م۳ و م۱۳ با یکدیگر مقایسه کنیم.
این گروه پژوهشی با استفاده از دوربین WFC3 تلسکوپ فضایی هابل، م۳ و م۱۳ را در طول موجهای نزدیک فرابنفش مورد بررسی قرار دادند. این کار به آنها امکان داد تا بیش از ۷۰۰ کوتوله سفید را در این دو خوشه مقایسه کنند. آنها دریافتند که م۳، کوتولههای سفید استانداردی را در بر دارد که فقط هستههای ستارهای در حال سرد شدن دارند. از سوی دیگر م۱۳، دو جمعیت از کوتولههای سفید را در بر دارد؛ کوتولههای سفید استاندارد و آن دسته از کوتولههای سفید که به نوع توانستهاند لایهای خارجی از هیدروژن داشته باشند و برای مدت طولانیتری بسوزند و در نتیجه آهستهتر سرد شوند.
پژوهشگران به واسطه مقایسه نتایج به دست آمده با شبیهسازیهای رایانهای تکامل ستارهای در م۱۳، توانستند نشان دهند که تقریبا ۷۰ درصد از کوتولههای سفید موجود در م۱۳، روی سطح خود هیدروژن میسوزانند و آهنگ سرد شدن خود را کاهش میدهند.
این کشف میتواند پیامدهایی به همراه داشته باشد و به ستارهشناسان در اندازهگیری سن ستارگان راه شیری کمک کند. تکامل کوتولههای سفید پیشتر به عنوان فرآیندی مدلسازی شده بود که به صورت روندی قابل پیشبینی بود. این رابطه مستقیم میان سن و دما، ستارهشناسان را هدایت میکرد تا از سرعت سرد شدن کوتولههای سفید به عنوان زمانسنج طبیعی برای تعیین سن خوشههای ستارهای، به ویژه خوشهخای باز، استفاده کنند. اما این موضوع که کوتولههای سفید هیدروژن میسوزانند میتواند موجب خطایی در حدود یک میلیارد سال در این تخمین سنها شود.
فرانچسکو فرارو، از پژوهشگران این پروژه گفت: کشف ما، تعریف کوتولههای سفید را به چالش میکشد. در حال بررسی سایر خوشههای مشابه م۱۳ هستیم تا شرایطی را که موجب حفظ پوسته هیدروژن در ستارهها شده و باعث کندی پیر شدن آنها میشود را مورد بررسی قرار دهیم.
این پژوهش، در مجله “Nature Astronomy” به چاپ رسیده است.
