کوتوله‌های سفید می‌توانند جلوی پیر شدن خود را بگیرند!

 به نقل از ناسا، يک گروه بين‌المللي از ستاره‌شناسان، نخستين شواهد مربوط به کوتوله‌هاي سفيد را کشف کرده‌اند که نشان مي‌دهد کوتوله‌هاي سفيد با سوزاندن هيدروژن مي‌توانند سرعت پيري خود را کاهش دهند.

"جيانکسينگ چن" (Jianxing Chen)، پژوهشگر "دانشگاه بولونيا" (UNIBO) ايتاليا گفت: ما شواهدي را يافته‌ايم که نشان مي‌دهند کوتوله‌هاي سفيد هنوز مي‌توانند فعاليت گرماهسته‌اي پايداري داشته باشند. اين موضوع، بسيار شگفت‌آور بود زيرا با آنچه که تصور مي‌شد، مغايرت دارد.

کوتوله‌هاي سفيد، ستارگاني هستند که به آرامي سرد مي‌شوند و در آخرين مراحل زندگي، لايه‌هاي خارجي خود را بيرون مي‌ريزند. حدود ۹۸ درصد از ستارگان جهان، نهايتا به کوتوله‌هاي سفيد تبديل مي‌شوند. بررسي مراحل خنک شدن، به ستاره‌شناسان کمک مي‌کند تا نه تنها کوتوله‌هاي سفيد، بلکه مراحل ابتدايي زندگي آنها را درک کنند.

ستاره‌شناسان براي بررسي فيزيک وراي تکامل کوتوله‌هاي سفيد، دو نمونه در حال خنک شدن از آنها را در دو مجموعه بزرگ از ستارگان مورد بررسي قرار دادند؛ خوشه‌هاي کروي ستاره‌اي  موسوم به "مسيه ۳" (M3) و "مسيه ۱۳" (M13). ويژگي‌هاي فيزيکي بسياري مانند سن و فلزينگي ميان اين دو خوشه کروي، مشترک است اما جمعيت ستارگاني که در نهايت به ايجاد کوتوله‌هاي سفيد منجر مي‌شوند، در آنها تفاوت دارد.

رنگ کلي ستارگان در مرحله تکاملي موسوم به "شاخه افقي" (Horizontal Branch) خوشه مسيه ۱۳، معمولا آبي‌تر است که جمعيت ستارگان گرم‌تر را نشان مي‌دهد. اين موضوع، مسيه ۳ و مسيه ۱۳ را به يک آزمايشگاه طبيعي بي‌نقص تبديل مي‌کند که در آن مي‌توان نحوه سرد شدن جمعيت‌هاي گوناگون کوتوله‌هاي سفيد را آزمايش کرد.

چن ادامه داد: کيفيت فوق‌العاده مشاهدات "تلسکوپ فضايي هابل" (Hubble Space Telescope)، ديد کاملي در مورد جمعيت ستارگان اين دو خوشه کروي در اختيار ما گذاشت و به ما امکان داد تا نحوه تکامل ستارگان را در مسيه ۳ و مسيه ۱۳ با يکديگر مقايسه کنيم. 

اين گروه پژوهشي با استفاده از دوربين "WFC3" تلسکوپ فضايي هابل، مسيه ۳ و مسيه ۱۳ را در طول موج‌هاي نزديک ماوراءبنفش مورد بررسي قرار دادند. اين کار به آنها امکان داد تا بيش از ۷۰۰ کوتوله‌ سفيد را در اين دو خوشه مقايسه کنند. آنها دريافتند که مسيه ۳، کوتوله‌هاي سفيد استانداردي را در بر دارد که هسته‌هاي ستاره‌اي را به سادگي خنک مي‌کنند. از سوي ديگر مسيه ۱۳، دو جمعيت از کوتوله‌هاي سفيد را در بر دارد؛ کوتوله‌هاي سفيد استاندارد و آن دسته از کوتوله‌هاي سفيد که با استفاده از هيدروژن مي‌توانند براي مدت طولاني‌تري بسوزند و در نتيجه با سرعت پايين‌تري سرد شوند.

پژوهشگران به واسطه مقايسه نتايج به دست آمده با شبيه‌سازي‌هاي رايانه‌اي تکامل ستاره‌اي در مسيه ۱۳، توانستند نشان دهند که تقريبا ۷۰ درصد از کوتوله‌هاي سفيد موجود در مسيه ۱۳، هيدروژن روي سطح خود را مي‌سوزانند و سرعت خنک شدن خود را کاهش مي‌دهند.

اين کشف مي‌تواند پيامدهايي به همراه داشته باشد و به ستاره‌شناسان در اندازه‌گيري سن ستارگان راه شيري کمک کند. تکامل کوتوله‌هاي سفيد پيشتر به عنوان يک فرآيند قابل پيش‌بيني براي خنک شدن، مدل‌سازي شده است. اين رابطه مستقيم ميان سن و دما، ستاره‌شناسان را ترغيب کرد تا از سرعت خنک شدن کوتوله‌هاي سفيد به عنوان يک ساعت طبيعي براي تعيين سن خوشه‌هاي ستاره‌اي استفاده کنند.

"فرانچسکو فرارو" (Francesco Ferraro)، از پژوهشگران اين پروژه گفت: کشف ما، تعريف کوتوله‌هاي سفيد را به چالش مي‌کشد. ما در حال بررسي ساير خوشه‌هاي مشابه مسيه ۱۳ هستيم تا شرايطي را که ستارگان را به حفظ پوشش نازک هيدروژن وادار مي‌کند و به پير شدن آنها منجر مي‌شود، مورد بررسي قرار دهيم.

اين پژوهش، در مجله "Nature Astronomy" به چاپ رسيده است.