تلسکوپ فضایی هابل ممکن است سیاره ای را کشف کرده باشد که پس از مرگ ستاره اش متولد شده است

یک کوتوله سفید هسته باقی مانده از یک ستاره کم جرم است که سوخت هسته ای خود را تمام کرده و لایه های بیرونی گاز و غبار خود را به فضا پرتاب کرده است. بر خلاف سیارات معمولی که در کنار ستارگان جوان تشکیل می شوند، سیاره نسل دوم بعداً از مواد آزاد شده از یک ستاره در حال مرگ تشکیل می شود.

جیمی ویلیامز، اخترشناس و دانشجوی نویسنده ارشد در دانشگاه واروی در دانشگاه UK، می‌گوید: «به‌جای اینکه صحنه کوتوله سفید نوعی پایان داستان یک ستاره و سیارات آن باشد، این تحقیق نشان می‌دهد که سیستم‌هایی که ما با آن‌ها آشنا هستیم، تنها فصل اول یک داستان بالقوه بسیار طولانی‌تر هستند، با ظهور برخی شخصیت‌های جدید. این یک چشم‌انداز واقعاً هیجان‌انگیز برای پیگیری است.»

زمین و دیگر دنیاهای منظومه شمسی ما سیارات نسل اول هستند. آنها از مواد باقی مانده در هنگام تولد خورشید تشکیل شده اند.

هابل امضای عجیب و غریب نیوبیوم را شناسایی کرد

ویلیامز گفت: «آنچه هابل در این سیستم کوتوله سفید به ما نشان می‌دهد چیزی است که قبلاً ندیده‌ایم: فراوانی عنصر نیوبیوم، که امضای آن وقتی برای اولین بار آن را در داده‌های بایگانی پیدا کردم، با امضای آن آشنا نبودم.

هابل HS 0209+0832 را در سال 1999 مشاهده کرد، اما دانشمندان در آن زمان قادر به شناسایی تقریباً 100 ویژگی شیمیایی در داده ها نبودند. ویلیامز با استفاده از یک پایگاه داده شیمیایی به روز شده به این مشاهدات بازگشت و دریافت که نیوبیم عامل بسیاری از امضاهای غیرقابل توضیح قبلی است.

نیوبیم در منظومه شمسی ما وجود دارد و همچنین در زمین در کاربردهایی مانند جواهرات و دستگاه های تصویربرداری پزشکی استفاده می شود. اما ویلیامز گفت که مقدار غیرمعمول زیاد موجود در سیستم HS 0209+0832 به منشا بسیار متفاوتی اشاره دارد. به جای اینکه از مواد مرتبط با تولد یک ستاره باشد، می تواند ماده ای را که در طول مرگ ستاره به بیرون پرتاب می شود ردیابی کند.

نیکلاس استون، اخترفیزیکدان نظری در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون و یکی از اعضای تیم تحقیقاتی می‌گوید: «نیوبیوم و سایر عناصر سنگین‌تر از آهن از نظر نجومی خاص هستند، زیرا بر خلاف بسیاری از عناصر رایج، از طریق همجوشی در هسته ستاره‌ها تشکیل نمی‌شوند.» در عوض، این عناصر سنگین را فقط می‌توان در شرایط عجیب و غریبی که برای مدت کوتاهی در ستارگان در حال مرگ رخ می‌دهد سنتز کرد.

محققان پیشنهاد می کنند که پس از اینکه ستاره این ماده غنی شده شیمیایی را به بیرون پرتاب کرد، مقداری از آن جمع شد و در نهایت یک سیاره غول گازی را تشکیل داد. بیشتر مواد باقیمانده مدت‌ها پیش در فضا پراکنده می‌شدند، در حالی که سیاره در مدار باقی می‌ماند.

بوریس جنسیک، ستاره شناس و یکی از نویسندگان این مطالعه، همچنین از دانشگاه وارویک، گفت: “وقتی جیمی در رابطه با این مطالعه از من در مورد نیوبیوم پرسید، من واقعا شگفت زده شدم، زیرا این عنصر در هیچ کوتوله سفید دیگری که تا به امروز مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته گزارش نشده است. وقتی فهمیدیم آنجاست، همه چیز سر جای خود قرار گرفت.”

ماموریت های متعدد ناسا از این سرنخ پشتیبانی می کنند

این تیم نتیجه هابل را با مشاهدات مأموریت FUSE (کاوشگر طیف‌سنجی فرابنفش دور) ناسا بررسی کرد. این داده ها همچنین نشانه های قوی نیوبیم را در سیستم HS 0209+0832 نشان داد.

TESS ناسا (ماهواره بررسی سیاره فراخورشیدی گذری) شواهد مهم دیگری را ارائه کرد. TESS به مدت چهار ماه کوتوله سفید را مشاهده کرد و تغییرات مکرر در روشنایی را تشخیص داد. این تغییرات نشان می دهد که یک سیاره می تواند در حدود 3.7 میلیون مایل (6 میلیون کیلومتر) از ستاره بچرخد، بسیار نزدیکتر از عطارد به خورشید.

محققان تخمین می زنند که جهان کاندید یک غول گازی است که تقریباً به اندازه مشتری است. همچنین به نظر می رسد که جو خود را به سرعت از دست می دهد.

از آنجایی که این کوتوله سفید نسبتاً اخیراً تشکیل شده است، بسیار داغ است. انرژی شدیدی که از بقایای ستاره‌ای می‌آید احتمالاً مواد را از اتمسفر بیرونی سیاره جدا می‌کند. این گاز فراری می‌تواند دمی شبیه دنباله‌دار ایجاد کند که برخی از مواد قبل از افتادن روی سطح کوتوله سفید، دیسکی را در اطراف کوتوله سفید تشکیل می‌دهند. چنین فرآیندی می تواند توضیح دهد که چرا هابل هنگام رصد ستاره، نیوبیم را شناسایی کرد.

حتی با این از دست دادن مداوم جو، ویلیامز انتظار ندارد سیاره احتمالی به سرعت ناپدید شود.

ویلیامز گفت: “اگر سیاره نسل دوم وجود داشته باشد، من فکر می کنم که احتمالا زنده می ماند. در نهایت کوتوله سفید سرد می شود و سپس دمای ثابتی را حفظ می کند و سیاره در یک منطقه قابل سکونت پایدار برای میلیون ها سال قرار دارد.”

جستجو برای سیاراتی که پس از مرگ ستاره ای متولد شده اند

سؤالات زیادی در مورد منظومه هایی مانند این باقی می ماند، از جمله اینکه سیارات نسل دوم چگونه شکل می گیرند، معمولی یا بسیار نادر هستند، و چگونه با چرخش به دور یک ستاره «مرده» تغییر می کنند. ویلیامز قصد دارد در چند سال آینده به استفاده از هابل برای بررسی این سوالات و جمع‌آوری مشاهدات کافی برای شروع ساختن آمار معنی‌دار درباره این دسته غیرمعمول از اجرام آسمانی ادامه دهد.

ویلیامز اضافه کرد که هنوز کار زیادی برای درک این نوع منظومه ها باید انجام شود – سیارات نسل دوم چگونه تشکیل می شوند، چقدر رایج یا نادر هستند و چگونه تکامل می یابند تا به دور یک ستاره “مرده” بچرخند. او از هابل برای بررسی این سؤالات در چند سال آینده استفاده خواهد کرد، به این امید که داده ها و آمار قابل توجهی در مورد این نوع جدید اجرام آسمانی جمع آوری کند.

Gensike گفت: “من فکر می کنم این مطالعه نمونه مهمی از این واقعیت است که کشف علمی یک مسیر مستقیم نیست.” “اغلب آن لحظه جادویی طول می کشد که مردم در مورد سوالات بزرگ در ذهن خود بحث می کنند و متوجه می شوند که با هم می توانند پاسخ های غیرمنتظره ای پیدا کنند.”