کشف تصادفی یک کوتوله قهوه‌ای ۱۰ میلیارد ساله

0
198

بیگ بنگ: کوتوله‌های قهوه‌ای نه کاملاً ستاره هستند و نه کاملاً سیاره. این اجرام خرده ستاره‌ای به قدری بزرگ نیستند که واکنش هسته‌ای هیدروژن سوزی را داشته باشند. جایگاه آنها از لحاظ جرمی بین بزرگ‌ترین غول‌های گازی و سبک‌ترین ستاره‌ها است. آنها برخی ویژگی‌های ستاره‌ها و برخی ویژگی‌های سیاره‌ها را به طور هم‌زمان دارند.

e brown dwarf illustration

مطالعه‌ جدید دانشمندان ناسا نشان می‌دهد که احتمال دارد کوتوله‌های قهوه‌ای بیشتری در جای جای کهکشان راه شیری پنهان شده باشند؛ بیشتر از آن‌چه دانشمندان پیشتر تصور می‌کردند. این مطالعه همچنین به شرح چگونگی کشف یک جرم کیهانی با نام مستعار «تصادف»(Accident) می‌پردازد. “تصادف” یک کوتوله قهوه‌ای است. گرچه نحوۀ شکل‌گیری کوتوله‌های قهوه‌ای مانند نحوه شکل‌گیری ستاره‌ها است، اما به قدری بزرگ نیستند که همجوشی هسته‌ای در آنها رخ دهد، زیرا این همجوشی هسته‌ای است که موجب درخشش ستاره‌ها می‌شود.

با اینکه توصیف ویژگی‌های کوتوله‌های قهوه‌ای کار دشواری است، اخترشناسان اطلاعات خوبی از ویژگی‌های کلی آنها در اختیار دارند. شاید هم بتوان گفت دست‌کم تا پیش از انجام این مطالعه این گونه می‌پنداشتند. کوتوله قهوه‌ای «پتصادف» به این دلیل این نام را به خود گرفت که کاملاً از روی تصادف و اتفاقی کشف شد. چون این جرم به هیچ یک از ۲۰۰۰ کوتوله قهوه‌ای که تا کنون در کهکشان راه شیری کشف شده‌اند، شباهت ندارد.

wise all sky image
این عکس موزاییکی کل آسمان را در نور فروسرخ نشان می‌دهد. نور فروسرخ طول موج‌هایی بلندتر از طول موج‌های مرئی برای چشم انسان دارد. بسیاری از اجرام کیهان “نور فروسرخ” از خود ساطع می‌کنند، از جمله ابرهای گازی و غباری، جایی که ستاره‌ها تشکیل می‌شوند و همچنین کوتوله‌های قهوه‌ای.

وقتی کوتوله‌های قهوه‌ای به دوران پیری خود می‌رسند، سرد می‌شوند و درخشندگی آنها در طول موج‌های مختلف نور تغییر می‌کند. این تغییر بی‌شباهت به فلزاتی نیست که وقتی حرارت می‌بینند و سپس سرد می‌شوند رنگ آنها از سفید درخشان به قرمز تیره تغییر می‌کند. «تصادف» دانشمندان را سردرگم کرد، چون در طول موج‌های اصلی نور کم فروغ دیده می‌شد. این یعنی یک جرم آسمانی بسیار سرد و پیر بود. اما از سویی در برخی از طول موج‌ها درخشان دیده می‌شد و نورانی بودن نشانه بالا بودن دما است.

«تصادف» بسیار عجیب است، زیرا بسیار پیر است. اخترشناسان تخمین می‌زنند سن آن ۱۰ تا ۱۳ میلیارد سال باشد، یعنی دست‌کم دو برابر سن متوسط کوتوله‌های قهوه‌ای دیگر. بنابراین می‌توان چنین استنباط کرد که این کوتوله قهوه‌ای زمانی شکل گرفته که کهکشان راه شیری بسیار جوان‌تر از حالا بوده و ترکیب شیمیایی‌اش نیز متفاوت بوده است. اگر این فرضیه درست باشد، احتمالاً تعداد بسیار بیشتری کوتوله قهوه‌ای باستانی در کهکشان ما وجود دارند. با توجه به این که کوتوله‌های قهوه‌ای اجرامی نسبتاً سرد هستند، بیشتر نور فروسرخ و طول موج‌هایی از خود ساطع می‌کنند که بلندتر از قدرت دید انسان هستند.

e brown dwarf infographic
یک کوتوله قهوه‌ای جرم کمتری از ستارگان دارد و جرم بیشتری از سیارات گازی دارد. یک کوتوله قهوه‌ای زمانی به یک ستاره تبدیل می‌شود که فشار هسته آن به قدری زیاد شود که همجوشی هسته‌ای رخ دهد، فرآیندی که باعث درخشش ستارگان می‌شود.

ویژگی‌های «تصادف» متناقض است، چون هم بسیار سرد است و هم داده‌هایی که نشان می‌دهد بسیار گرم‌تر از آن چه تصور می‌شود، است. از این رو دانشمندان برای اینکه دریابند چرا چنین ویژگی‌هایی دارد، با یک تلسکوپ مستقر در هاوایی این کوتوله قهوه‌ای را در طول موج‌های فروسرخ رصد کردند. اما این کوتوله قهوه‌ای در آن طول موج‌ها به قدری کم نور دیده می‌شد که شناسایی‌اش امکان‌پذیر نبود. پس استنباطی که حاکی از سرد بودن آن بود را تأیید کردند.

سپس این گمان را مطرح کردند که کم‌نور بودن «تصادف» می‌تواند به دلیل فاصلۀ زیاد آن با زمین باشد. اما این طور نبود، اندازیه‌گیری دو تلسکوپ فضایی هابل و اسپیتزر نشان داد این کوتوله قهوه‌ای فقط ۵۰ سال نوری با زمین فاصله دارد و با سرعتی بسیار زیاد، حدود ۸۰۰ هزار کیلومتر در ساعت در حال حرکت است. این سرعت بسیار بیشتر از سرعت تمامی کوتوله‌های قهوه‌ای کشف شده دیگر در نزدیکی زمین است. این یعنی مدت زیادی است که «تصادف» شتابان در کهکشان ما سیر می‌کند و در مسیر خود به اجرامی برمی‌خورد که با نیروی گرانش خود بر سرعت آن می‌افزایند.

e pia an accidental discovery

در سمت چپ تصویر کوتوله قهوه‌ای با نام مستعار “تصادف” را می‌بینید که شبیه دیگر کوتوله‌های قهوه‌ای نیست و ویژگی‌های عجیبی دارد.

محققان معتقدند ویژگی‌های عجیب و نامتعارف آن صرفاً می‌تواند به دلیل کهنسال بودنش باشد. وقتی ۱۳.۶ میلیارد سال پیش کهکشان راه شیری شکل گرفت، تقریباً تمامی آن متشکل از هیدروژن و هلیم بود. عناصر دیگر مثل کربن درون ستاره‌ها تشکیل شدند. زمانی که ستاره‌های عظیم کهکشان به شکل ابرنواختر منفجر شدند، عناصرشان را در سراسر کهکشان پخش کردند.

به‌عنوان مثال، متان که اجزای سازنده‌اش کربن و هیدروژن است، در بیشتر کوتوله‌های قهوه‌ای که دمایی مشابه دمای «تصادف» دارند، وجود دارد. اما میزان نور تصادف حاکی از آن است که مقدار بسیار کمی متان در خود دارد. مولکول‌های متان نیز مانند همه مولکول‌ها طول موج‌ خاصی از نور را جذب می‌کند. پس یک کوتوله قهوه‌ای غنی از متان در آن طول موج‌ها کم نور خواهد بود. اما تصادف بر خلاف همتایان خود در آن طول موج‌ها پرنور است و این نشان می‌دهد که دارای میزان اندکی متان است. بنابراین، کم نور بودن آن با پذیرش این فرضیه که این کوتوله قهوه‌ای خیلی پیر زمانی شکل گرفت که در کهکشان هنوز کربن زیادی وجود نداشت، مطابقت دارد.

چون میزان کربن کم در زمان شکل‌گیری آن به این معنی است که اکنون در اتمسفر آن مقدار بسیار کمی متان وجود دارد. کشف یک کوتوله قهوه‌ای که تا این حد پیر باشد تعجب‌آور نیست. در واقع شانس یافتن یکی از آنها در چنین فاصلۀ نزدیکی با منظومه شمسی اتفاق خوشایندی است. شاید هم این اجرام آنقدرها هم که تصور می‌شد، نادر نیستند! جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منابع: NASA



ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

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