حتی ستارگان در حال مرگ نیز می توانند راه را برای تولد سیارات جدید هموار کنند – Zomit

هنگامی که ستارگان جوان از یک ابر متراکم هیدروژن مولکولی تشکیل می‌شوند، قرصی از زباله‌ها به نام دیسک پیش‌ساز آنها را احاطه می‌کند. سیارات از این دیسک متولد می شوند. امروزه اخترشناسان این محیط ها را از نزدیک مطالعه می کنند و دنیاهای کودک را تماشا می کنند. اما آنها تنها ستاره های جوانی نیستند که دیسک مواد خام در اطراف خود دارند.

برخی از ستاره های قدیمی در حال مرگ نیز دیسک دارند. آیا سیارات نسل دوم در این شرایط می توانند تشکیل شوند؟ سیارات پس از ستاره ها تشکیل می شوند. اما این بازه زمانی طولانی نیست. در منظومه شمسی، خورشید حدود 6.4 میلیارد سال پیش و زمین 4.5 میلیارد سال پیش تشکیل شدند. در نتیجه سرنوشت زمین به سرنوشت خورشید بستگی دارد.

زمانی که خورشید در آینده ای دور به غول سرخ تبدیل می شود، لایه هایی از ماده را از فضا بیرون می راند و در نهایت چنان منبسط می شود که زمین و سایر سیارات درونی منظومه شمسی را نابود می کند. مشتری و سیارات بیرونی منظومه شمسی زنده می مانند. اما آنها بقیه عمر خود را در مدار کوتوله های سفید، بقایای خورشید، می گذرانند. در این سناریو، سیارات جدید نمی توانند در اطراف کوتوله سفید تشکیل شوند.

اما خورشید ما یک نمونه نادر است. بسیاری از ستارگان سیستم های دوتایی هستند. ستارگان دوتایی عموماً همگن هستند. اما آنها جرم دیگری دارند. ستارگان در یک سیستم دوتایی طول عمر متفاوتی دارند زیرا جرم درونی یک ستاره بر آینده آن تأثیر می گذارد. اگر جرم یکی از ستارگان به اندازه خورشید ما باشد، در پایان عمر خود به غول سرخ تبدیل می شود و مقداری از ماده را به فضا پرتاب می کند. اما در مورد بقایای ماده در سیستم های دوتایی چطور؟

اینجاست که تحقیقات جدید به دست می‌آید: «جمعیت دیسک‌های عبوری در اطراف ستارگان تکامل‌یافته: مصنوعات سیاره‌ای». ژاک کلاسکا نویسنده اصلی این مطالعه و ستاره شناس KU Leuven است. این مطالعه در مجله Astronomy & Astrophysics منتشر شد.

نیروی گرانشی ستاره دوم در منظومه دوتایی باعث می‌شود موادی که توسط ستاره در حال مرگ رانده می‌شوند، یک قرص در حال چرخش جدید تشکیل دهند، دقیقاً شبیه به قرص پیشگام در اطراف یک ستاره جوان.

ستاره شناسان این را پیش بینی کردند. اما نکته جدید، تشکیل سیاره های نسل دوم از قرص پیش سیاره ای است. بر اساس تحقیقات جدید، در چنین حالتی، جهان های جدید حدود 10 درصد از ستاره های دوتایی را تشکیل می دهند. کلااسکا، نویسنده اصلی مقاله، در یک کنفرانس مطبوعاتی گفت:

در 10 درصد از ستارگان دوتایی تکامل یافته با یک دیسک، ما یک سوراخ بزرگ در دیسک می بینیم. این نشانه یک جسم شناور است که مواد را در داخل حفره جمع می کند.

جرم موجود در سوراخ فقط می تواند یک سیاره باشد. مشاهدات یک ستاره در حال مرگ احتمال سیاره بودن آن جسم را افزایش می دهد. کلاسکا افزود:

در ستاره‌های دوتایی تکامل‌یافته با سوراخ‌های بزرگ در دیسک‌هایشان، عناصر سنگین بسیار کمیاب مانند آهن را روی سطح یک ستاره در حال مرگ دیده‌ایم. این مشاهدات ممکن است این ظن را تقویت کند که ذرات غبار غنی از این عناصر در این سیاره در حال انباشته شدن هستند.

ستاره شناسان هنوز مطمئن نیستند که اجرام مشاهده شده سیاره هستند یا خیر. اما شواهد مورد مناقشه است. اگر معلوم شود که جهان های نسل دوم اینگونه شکل می گیرند، یک کشف بزرگ صورت می گیرد. در نتیجه، نظریه تشکیل سیاره یا فرضیه سحابی درست است. استاد هانس ون وینکلرئیس موسسه نجوم KU Leuven گفت: تایید یا رد شکل گیری سیاره به این روش آزمونی بی سابقه برای نظریه های موجود است.

تصویری از یک سیستم ستاره ای دوتایی با سیارات نسل دوم در حال شکل گیری

دیسک‌های سیاره‌ای جدید فقط تحت شرایط خاص و در اطراف انواع خاصی از ستارگان تشکیل می‌شوند. ستارگان پس از AGB (غول مجانبی) این وضعیت را دارند. این ستاره ها درخشان و سرد هستند. طیف جرمی ستارگان بعد از AGB بین 0.8 تا 5 جرم خورشیدی است.

ستارگان پس از AGB منابع هیدروژن خود را تمام کردند. بیشتر هسته های این ستارگان از کربن و اکسیژن تشکیل شده است. اما لایه های بیرونی آن منبسط و سرد می شوند. این ستاره در نهایت به یک غول سرخ تبدیل می شود. سپس تغییر درجه حرارت در هسته ستاره باعث ذوب هلیوم می شود. ذوب سرد شدن و انبساط ستاره را برای مدتی به تاخیر می اندازد. اما در نهایت هلیوم تمام می شود. ستاره سپس به سرد شدن و انبساط ادامه می دهد.

در این مرحله ستاره هنوز به پایان خود نرسیده است. در عوض، پالس های گرما را تجربه می کند و هیدروژن بیشتری می سوزاند. همچنین جرقه های هلیوم را تجربه می کند. اما در این نقطه، ستاره بیشتر جرم خود را به فضا رانده است. اگر زن و شوهر شریک داشته باشند، این کالای دور ریخته شده گم نمی شود. شریک دوتایی ستاره مرکزی دارای گرانش است و مواد پرتاب شده دیسکی را در اطراف مرکز آن تشکیل می دهند.

این همیشه اتفاق نمی افتد. یکی از برجسته ترین و رایج ترین مراحل تکامل دوتایی زمانی است که شریک ستاره در اطراف ستاره در حال مرگ جمع می شود. اما به دلایلی، ستاره شناسان هنوز نمی دانند که چرا این دیسک تشکیل شده است. این پدیده تنها در 10 درصد از مطالعات دوگانه دیده شد.

درایوهای Post-AGB فقط بین 10000 تا 100000 سال عمر می کنند. آیا این زمان برای تشکیل سیارات غول پیکر کافی است؟ ستاره شناسان امید کمی دارند. اما تحقیقات جدید نشان می دهد که سیارات می توانند تنها در 100000 سال شکل بگیرند. یک مطالعه در سال 2018 که فضای روی دیسک ها را بررسی می کند نیز به این موضوع اشاره می کند:

اگر سیارات این شکاف ها را پر کنند، تنها نیم میلیون سال سیارات به جرم زحل در حیات قرص پیش سیاره ای شکل می گیرند.

به گفته نویسندگان این مطالعه، حتی اگر فضای دیسک توسط یک سیاره تشکیل شده باشد، آن سیاره لزوما یک سیاره نسل دوم نخواهد بود. نویسندگان گفتند:

با این حال، اگر دیسک های عبوری توسط یک سیاره ایجاد می شد، به نظر می رسد که سیارات نسل اول از مرحله واکنش دوتایی جان سالم به در ببرند. در واقع، تعداد سیارات دوتایی به اندازه سیارات اطراف ستارگان منفرد به نظر می رسد، اگرچه تعداد کمی از آنها کشف شده است.

علاوه بر این، این نتیجه با برخی از ویژگی های مشاهده شده یک ستاره در حال مرگ در یک سیستم دوتایی سازگار است. ژاک کلاسکا گفت: «ما دریافتیم که عناصر سنگین مانند آهن در سطح یک ستاره در حال مرگ بسیار نادر هستند. حالا در مورد آهن چطور؟ اولین سیاره بازمانده می تواند آهن را جذب کند. اما فقط اگر سیارات غول پیکر باشند. نویسندگان افزودند:

اگر چنین سیاره ای تمام مدت در قرص بوده باشد، در نهایت دیسک داخلی مواد نسوز را تخلیه می کند و یک الگوی تخلیه ایجاد می کند که در سطح ستاره نیز قابل مشاهده است.

علاوه بر این، ستاره شناسان سیستم های دوتایی را شناسایی می کنند که ممکن است سیارات ثانویه داشته باشند. این منظومه NN Serpentis نام دارد و محققان بسیاری سیاره هایی را در آن کشف کرده اند. کلاسکا گفت:

این سیارات کاندیدای احتمالی برای تشکیل قرص های نسل دوم هستند. اگر سناریوی سیاره‌ای ثابت شود، این دیسک‌ها محیط‌های امیدوارکننده‌ای برای مطالعه نسل دوم شکل‌گیری سیاره و سناریوهای بی‌سابقه تشکیل سیاره‌ها هستند.

هدف بعدی نویسندگان بررسی 10 دیسک سوراخ شده است. آنها می خواهند از تلسکوپ های غول پیکر رصدخانه جنوب اروپا در شیلی برای مطالعه دقیق تر این دیسک ها استفاده کنند.