خورشید پس از مرگ به یک بلور جامد تبدیل می‌شود!

1
216

بیگ بنگ: مدتها پس از همجوشی و خنک شدن کوره‌های خورشیدی، باقیمانده‌های خورشید یک بلور غول‌پیکر را در آسمان ایجاد می‌کنند – یکی از اشیاء بیشمار در کهکشان ما.

interior of white dwarf vبه گزارش بیگ بنگ، اخترشناسان شواهدی را کشف کرده‌اند مبنی بر اینکه ستارگان کوتوله‌ سفید به بلورهای فلزی تبدیل می‌شوند. با کنار گذاشتنِ توصیفات شاعرانه، می‌توان نحوه‌ محاسبه سن برخی از قدیمی‌ترین اشیاء در جهان را به چالش کشید. محققان انگلیسی، کانادایی و آمریکایی با استفاده از داده‌های ماهواره‌ گایا موسسۀ فضایی اروپایی یک فرضیه ۵۰ ساله را تأیید کردند؛ این فرضیه مراحلی را توصیف می‌کند که بسیاری از ستارگان قبل از مرگ و زندگی مجدد به بصورت بلور پشت سر می‌گذارند.

پیر-امانوئل ترمبلی فیزیکدان دانشگاه وارویک گفت: «این اولین شواهدی است که نشان می‌دهد ستارگان کوتوله‌ سفید متبلور می‌شوند یا از حالت مایع به جامد تبدیل می‌شوند. پنجاه سال قبل پیش‌بینی شد که به دلیل تبلور شاهد افزایش تعداد کوتوله‌های سفید در رنگ‌ها و درخشندگی‌های خاصی خواهیم بود و اکنون آن را مشاهده کرده‌ایم.»

در حالیکه ستارگان پرجرم خیلی بزرگتر از ستارگان ما هستند، بیشتر ستاره‌ها در جهان دارای جرم نسبتأ متوسطی هستند که با سرعت خیلی بیشتری پیر می‌شوند. وقتی هیدروژن به آهستگی حرکت می‌کند، ستارگانی مثل خورشید شروع به خنک شدن و منقبض شدن می‌کنند. این امر باعث می‌شود موج مختصری از انرژی در جو ایجاد شود و حرارت زیادی را با خود به همراه بیاورد.

در عین حال، هسته‌ آن کوچک می‌شود و هلیوم را به عناصر سنگین‌تری مثل کربن و اکسیژن فشرده می‌کند. نتیجۀ نهایی یک کوتوله‌ی سفید است – یک توپ بسیار فشرده به اندازه‌ زمین که بخش کوچکی از هسته‌ آن (۱cm3) تقریبأ  به اندازۀ ۱۰ تن است. سرنوشت نهایی این قلب‌های وِلرمِ ستارگانِ در حال مرگ چیزی نیست جز یک جسدِ یخ زده به نام کوتوله‌ سفید.

با توجه به مدت زمان تقریبی خنک شدن کوتوله‌های سفید، تعداد کمی از آنها تاکنون به این نقطه رسیده‌اند. پیدا کردن چنین چیزی طرز تفکر ما نسبت به سن جهان را عمیقأ تغییر خواهد داد. اما یک کوتوله‌ سفید چگونه حرارتش را منتشر می‌کند؟ مکانیک درونی تفاوت بزرگی در نحوۀ حرکت حرارت به سمت سطح ایجاد می‌کند و مدتها موضوع بحث بوده است.

در اعماق کوتوله‌ سفید، الکترون‌ها آزادانه حرکت می‌کنند، در میان جمعیتی از هسته‌های کربن و اکسیژن سر می‌خورند و حرارت را به آرامی با خود به سمت یک سطحِ رساناتر حمل می‌کنند. به لحاظ نظری، در حدود ۱۰ میلیون درجه، دیگر انرژی کافی برای تغییر مکان هسته‌های مثبت در مرکز وجود ندارد. آنها در محلشان قفل می‌شوند و یک ساختار بلوری عظیم را ایجاد می‌کنند که مقدار زیادی انرژی آزاد می‎‌کند.

موضوع این است که همه چیز به زمان بستگی دارد. در کوتوله‌های سفید کوچک، تبلور با فرآیندی که هسته را به لایه‌های خارجی متصل می‌کند همراه است که باعث می‌شود انرژی حرارتی به آسانی منتشر شود. وقتی متصل شوند، ستاره به طور موثر خنک می‌شود. ستارگان خیلی سنگین‌تر اسرارآمیزترند. بخاطر اندازۀ کوچک کوتوله‌های سفید و اثر خنک شدگی مبهم گونه‌های پرجرم‌تر، یافتن شواهدی در مورد توالی آنها دشوار بوده‌ است.

image e White Dwarf Crystalsمحققان داده‌هایی را در مورد بیش از ۱۵ هزار شی که می‌توانند کوتوله‌ سفید باشند جمع‌آوری کرده‌اند (همگی در فاصلۀ تقریبی ۳۰۰ سال نوری تا زمین قرار دارند). آنها پس از مقایسه‌ جرم‌ها و سن‌ها دریافتند که ستارگان بیشتری با درخشندگی و رنگ خاص وجود داشتند. این الگو به درستی با پیش‌بینی‌های نظری همسو است؛ این پیش‌بینی‌ها نشان می‌دادند کوتوله‌های سفید با یک جرم خاص چگونه حرارتشان را منتشر می‌کنند، یعنی تبلور خیلی زودتر در کوتوله‌های با جرم‌هایی فراتر از جرم خورشید ما رخ می‌دهد.

ترمبلی گفت: «تمام کوتوله‌های سفید در نقطۀ خاصی از تکاملشان متبلور می‌شوند، گرچه کوتوله‌های سفید پرجرم‌تر سریعتر وارد فرآیند می‌شوند. این امر بدین معنا است که میلیاردها کوتوله‌ی سفید در کهکشان ما قبلأ این فرآیند را کامل کرده‌اند و ضرورتأ کره‌های بلوری در آسمان هستند.» تأیید این مدل دلالت‌های نسبتأ بزرگی برای افزایش سن رایج‌ترین اشیاء در کهکشان راه شیری دارد.

وقتی تبلور قبل از اینکه کوتوله‌های سفید حرارتشان را منتشر کنند رخ دهد، فرآیند خنک شدن آنها مختل می‌شود و روند پیری آنها تا ۲ میلیارد سال به تأخیر می‌افتد. نه تنها محققان دریافتند که تبلور خیلی زود در کوتوله‌های سفید رخ داده، بلکه انرژی بیشتری نسبت به آنچه که پیش‌بینی شده بود هدر رفت. ترمبلی افزود: «معتقدیم که علت آن تبلور اکسیژن و سپس فرورفتگی آن در هسته است؛ فرآیندی که مشابه با رسوب‌گذاری در بستر رودخانه بر روی زمین است.»

به نظر اخترشناسان، این مشاهدات به ما کمک می‌کنند تأیید کنیم که ستارگانی مثل خورشید، چگونه با گذشت زمان تغییر پیدا می‌کنند و ایدۀ بهتری در مورد تکامل کهکشان ما ارائه می‌دهند. بقیه‌ی ما می‌توانیم به کیهان خیره شویم و قدردان کوره‌های غبار ستاره‌ای باشیم؛ الماس‌های خیلی بیشتری نسبت به آنچه تصور می‌کردیم وجود دارد. این تحقیق در مجله‌ Nature منتشر شده است.

ترجمه: سحر  الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com


یک دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

Please enter your comment!
Please enter your name here

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.