راهی برای وزن­ کشی کوتوله‌های سفید

سيناپرس/ به لطف تلسکوپ فضايي هابل و نظريه نسبيت انيشتين اکنون دانشمندان مي‌توانند به‌طور مستقيم به وزن‌کشي برخي از اجرام سماوي بپردازند گروهي از ستاره­ شناسان با استفاده از تصاوير شفاف و واضح تلسکوپ فضايي هابل، موفق شدند با به کار گرفتن روشي که قدمت آن به يک قرن پيش مي‌رسد، جرم يک کوتوله سفيد را محاسبه کنند. روشي که در آن جرم يک ستاره کوتوله سفيد که باقي‌مانده‌اي چگال از ستاره­ هايي با جرم قابل‌مقايسه با خورشيد ما است، بر اساس ميزان انحرافي که در نور ستاره‌اي پيش‌زمينه ايجاد مي‌کند و بر اساس پيش‌بيني نظريه نسبيت عام سنجيده مي‌شود. اين رصد که بر اساس مشاهدات هابل صورت گرفته است، نه‌تنها تخميني دقيق و قابل‌اطمينان و مستقيم از جرم کوتوله سفيد را در اختيار دانشمندان قرار مي‌دهد که باعث به دست آمدن درکي بهتر از نظريه‌هايي مي‌شود که سعي در توضيح ساختار و ترکيب اين ستاره‌هاي سوخته قديمي دارند. در سال 1915 ميلادي بود که نظريه نسبيت عام انيشتين، براي نخستين بار به توضيح اين موضوع پرداخت که چطور اجرام پرجرم با خميده کردن فضا-زمان اطراف خود، باعث به وجود آمدن احساس گرانش مي‌شوند. اگر اين پيش‌بيني درست بود وقتي نور جرمي دوردست از مجاورت يک ميدان گرانشي عبور مي‌کرد بايد دچار تغيير موقعيت ظاهري مي‌شد. چهار سال بعدازآن گروهي از ستاره‌شناس‌هاي انگليسي به رهبري سِر آرتور ادينگتون عازم آفريقاي جنوبي شدند و با رصد يک خورشيدگرفتگي کامل و مقايسه موقعيت ستاره‌ها در هنگام گرفت، با زماني که خورشيد در سوي ديگر آسمان قرار داشت، شاهدي تجربي مبني بر صحت اين نظريه ارائه دادند. آزمايش آن‌ها نشان داد زماني که نور ستاره‌هاي دوردست از کنار خورشيد عبور مي‌کند، تحت تأثير انحنايي که جرم خورشيد در فضا زمان اطراف خود ايجاد کرده است در موقعيتي متفاوت – نسبت به زماني که خورشيد در مقابل آن‌ها قرار ندارد – ديده مي‌شوند. اگر جرمي کم سو – براي مثالي کهکشان يا خوشه کهکشاني دوردست – در زاويه مناسبي نسبت به ما قرار داشته و يک جسم پرجرم – مانند يک کهکشان يا خوشه کهکشاني ديگر – در مقابل آن – در خط ديد ما – قرار داشته باشد، اين انحناي ايجادشده مي‌تواند نقش يک عدسي را بازي کرده و باعث تقويت و مريي شدن جسم کم‌سوي پُشتي شود. اين همان روشي است که از آن به ريز عدسي‌هاي گرانشي نام‌برده مي‌شود؛ اما اين روش تنها براي اجسامي قابل‌استفاده است که جرمي فوق‌العاده بالا دارند و درنتيجه خميدگي نسبتا زيادي را در فضاي اطراف خود ايجاد مي‌کنند. حال ستاره شناسان به لطف هابل موفق شده‌اند اين روش را برمبناي انحناي ايجادشده توسط يک تک‌ستاره به کار ببرند. اگرچه اساس نظري اين روش يک قرن سابقه دارد اما براي اينکه بتوان اين تأثير را براي انحنايي که يک ستاره ايجاد مي‌کند بررسي کرد، نياز به ابزارهاي دقيق و پرتواني است که بتوانند انحناي اندک ناشي از يک ستاره را ثبت کنند و اينجا است که نقش مهم هابل و تصاوير دقيق و توان خيره‌کننده آن به ميان آمده است. هابل در اين رصد کوتوله سفيد استين (Stein) 2051 B را در هنگامي‌که از مقابل يک ستاره پيش‌زمينه عبور مي‌کرد رصد کرده است. زماني که اين دو تقريباً در يک راستا قرار گرفتند، ميدان گرانشي کوتوله سفيد و انحنايي که در ميدان گرانشي ايجاد مي‌کند، باعث خميده شدن نوري شد که از ستاره پيش‌زمينه به زمين مي‌رسيد و انحنايي معدل 2 ميلي‌ثانيه قوسي نسبت به موقعيتي که بايد در آن رصد مي‌شد به وجود آورد. اگر مي‌خواهيد تصوري از ميزان کوچکي اين انحنا داشته باشيد به ذهن بياوريد که اين تفاوت مکاني، معادل مشاهده تغيير مکاني در حدود 12 ميلي‌متر از فاصله نزديک به 2400 کيلومتري است. توان تلسکوپ هابل چنين رصدي را ممکن ساخت و دانشمندان با محاسبه اين مقدار جابجايي جرم کوتوله سفيد را 68 درصد جرم خورشيد ما برآورد کردند که با ديدگاه‌ها و مدل‌هاي نظري همخواني دارد. اين روش مي‌تواند راهي تازه براي بررسي جرم يک ستاره را در اختيار دانشمندان قرار دهد. به‌طور طبيعي اگر ستاره‌اي داراي همدمي در اطراف خود باشد و در يک منظومه قرارگرفته باشد، دانشمندان مي‌توانند با اندازه‌گيري حرکت‌هاي مداري ستاره دوتايي جرم آن را اندازه‌گيري کنند. در مورد اين کوتوله سفيد اگرچه در اطراف آن يک کوتوله سرخ قرار داشت اما فاصله اين دو به‌قدري زياد بود که نمي‌شد از روش رايج براي تعيين جرم مؤلفه‌هاي سيستم استفاده کرد. اين روش ريز عدسي‌هاي گرانشي روشي مستقيم و بي‌واسطه است. اين رصد همچنين به دانشمندان کمک کرده است تا به‌طور مستقل، يکي از نظريات تحول کوتوله‌هاي سفيد را که در سال 1935 توسط سوبرامانيان چاندراسکار مطرح شده و رابطه ميان شعاع کوتوله سفيد و جرم آن را بيان مي‌کند را تقويت کنند. اين اندازه‌گيري که دقت آن هزار برابر بيشتر از دقت انحناي اندازه‌گيري شده در کسوف معروف ادينگتون بود، به‌خصوص با آغاز به کار نسل بعدي تلسکوپ‌هاي فضايي مي‌تواند به روشي رايج و کارآمدتر براي اندازه‌گيري اجرام ستاره‌اي دوردست بدل شود. کوتوله سفيد استين 2051 B، در فاصله 17 سال نوري از زمين قرار دارد و تخمين زده مي‌شود سني معادل 2.7 ميليارد سال داشته باشد. ستاره‌اي که با گذر از پشت اين کوتوله سفيد اين اندازه پيري را ممکن کرد در فاصله 5 هزار سال نوري از زمين قرار دارد. اکنون محققان اميدوارند بتوانند به روش مشابه مطالعه‌اي را بر روي ستاره پروکسيما قنطورس که نزديک‌ترين ستاره به منظومه شمسي ما به شمار مي‌رود انجام دهند. با کانال تلگرامي «آخرين خبر» همراه شويد