ستاره شناسان یک جفت ستاره با مدار فوق کوتاه کشف کردند - گفتمان برتر

در کهکشان ما حدود نیمی از ستارگان مانند خورشید منفرد هستند. اما نیم دیگر شامل ستارگان دوگانه و چندگانه می گردد که به دور یکدیگر می چرخند و حتی گاهی در منظومه های خاص، فاصله آن ها چنان کم است که می توانند بین زمین و ماه جای بگیرند.

به تازگی پژوهشگران MIT و دیگر مراجع علمی، یک نمونه خاص از این دوتایی ها را کشف نموده اند. این سامانه ستاره ای که در یک کاتالوگ بسیار گسترده از ستارگان لیست شده است، مداری فوق کوتاه دارد و دو ستاره آن تنها هر 51 دقیقه دور یکدیگر می چرخند.

منظومه تازه کشف شده، در این لیست ZTF J1813+4251 نام دارد و به نظر جزو یک طبقه بندی نادر دوتایی هاست که به عنوان متغیر انفجاری (Cataclysmic Binary) شناخته می گردد. در این منظومه، ستاره مانند خورشید به شدت پیرامون یک کوتوله سفید که هسته داغ و چگال انتها عمر یک ستاره است، می چرخد.

بر خلاف سیستم های ستاره ای مشابه کشف شده تا کنون، این بار ستاره شناسان توانستند به صورت مستقیم این متغیر انفجاری را هنگامی که ستارگان آن به طور مرتب یکدیگر را می پوشاندند مشاهده و بدین ترتیب ویژگی های هر ستاره را به دقت مشخص نمایند.

با استفاده از این مقدار گیری ها، آن ها پیروز به شبیه سازی شرایط کنونی این سیستم و شیوه تکامل آن طی صدها سال آینده شدند. این مطالعه نشان داد که ستارگان این دوتایی، در حالت گذار هستند و ستاره خورشید-مانند تا کنون بخش قابل توجهی از اتمسفر هیدروژن خود را راهی کوتوله سفید نموده است.

در نهایت، این ستاره به یک هسته بزرگ و متراکم غنی از هلیوم تبدیل خواهد شد. اما پیش از انبساط و دور شدن از هم، تا 70 میلیون سال آینده این ستاره ها باز هم به هم نزدیک تر می شوند تا جایی که مدار بسیار کوتاه آن ها تنها به 18 دقیقه می رسد.

کوین برج (Kevin Burdge) از دانشکده فیزیک ام آی تی در این زمینه گفت: اینکه توانستیم یکی از این سیستم ها را در زمان تغییر از هیدروژن به هلیوم در قرص برافزایشی ثبت کنیم، یک مورد نادر است. پیش بینی می شد که این اجرام باید به مدارهای فوق کوتاه جابه جا شوند.

او اضافه نمود: برای مدت طولانی تردید وجود داشت که آیا این ستاره ها می توانند به مقدار کافی به هم نزدیک شوند تا امواج گرانشی قابل تشخیص از خود ساطع نمایند؟ اکنون این کشف تازه نشان می دهد که چنین چیزی روی نخواهد داد.

این منظومه ستاره ای به وسیله تأسیسات گذر تسوئیکی (ZTF) رصد شده که یک نقشه برداری سراسری با یاری دوربین متصل به تلسکوپ رصدخانه پالومار کالیفرنیا است. این پویش نقشه برداری بیش از 1000 تصویر از هر یک از بیش از 1 میلیارد ستاره در آسمان گرفته و تغییرات روشنایی هر ستاره را در طول روز، ماه و سال ثبت نموده است.

دانشمندان با آنالیز این کاتالوگ را در پی سیگنال هایی از سیستم هایی با مدارهای فوق کوتاه بودند. دینامیک چنین منظومه هایی ستاره ای می تواند به مقدار ای شدید باشد که فوران های قدرتمند نور و امواج گرانشی ساطع نمایند.

در این مطالعه تازه، دانشمندان با یاری داده های ZTF ستاره هایی را که به نظر می رسید به طور مکرر با دوره کمتر از 1 ساعت چشمک می زنند، آنالیز کردند. این فرکانس معمولا به سیستمی از حداقل دو جرم نزدیک اشاره دارد. سپس از الگوریتمی برای مرتب سازی بیش از 1 میلیارد ستاره که از هر یک بیش از 1000 عکس تهیه شده بود، استفاده کردند.

این برنامه رایانه ای، حدود 1 میلیون ستاره را که به نظر می رسید هر ساعت یا بیشتر چشمک می زنند، از داده ها حذف کرد. سپس دانشمندان به صورت دستی آن ها را برای یافتن نشانه های دلخواه آنالیز کردند. بدین ترتیب ZTF J1813+4251 سیستمی که در صورت فلکی هرکول (Hercules) و حدود 3000 سال نوری از زمین واقع شده است در کانون توجه نهاده شد.

برج درباره این نتایج گفت: این نتایج خودش را نشان داد و دیدم که هر 51 دقیقه یک گرفت روی می دهد و بدین ترتیب دریافتم که یک باینری (دوتایی) است.

این تیم علمی سپس از رصدخانه کک (W.M. Keck Observatory) در هاوایی و تلسکوپ بزرگ جزایر قناری (Gran Telescopio Canarias) در اسپانیا برای تمرکز بیشتر بر روی این سیستم استفاده کردند و دریافتند که به شکل استثنایی تمیز به شمار می رود، یعنی تغییر نور آن را با هر گرفت قابل تشخیص است. با چنین وضوحی، جرم، شعاع و دوره مداری هر جرم به دقت مقدار گیری شد.

با جرم حدود نصف خورشید و مقدار یک صدم آن، دانشمندان دریافتند که اولین جرم احتمالا یک کوتوله سفید است. دومین جرم هم ستاره ای شبیه به خورشید در اواخر عمر خود بود که یک دهم مقدار و جرم خورشید (به مقدار مشتری) را داشت. بعلاوه به نظر می رسید که ستاره ها هر 51 دقیقه به دور یکدیگر می چرخند.

برج در این باره اظهار داشت: این یک ستاره شبیه خورشید بود، اما خورشید نمی تواند در مداری کمتر از هشت ساعت قرار بگیرد و بنابراین این منظومه واقعا شگفت آور است و خاص است. ما خوش شانس بودیم که سیستمی را پیدا کردیم که به یک پرسش بزرگ پاسخ می دهد و یکی از زیباترین متغیرهای انفجاری شناخته شده است.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از یک منظومه ستاره ای دوتایی که در آن کوتوله سفید مواد ستاره همدم خود را می بلعد.

Credit: M.Weiss/Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian

منبع: Tech Explorist