سرگذشت سیارهای که در برابر سرنوشت ستارهاش ایستادگی کرد و توانست جو خود را نگه دارد
کیهانی که ما در آن زندگی میکنیم توانایی شگفتانگیزی در ایجاد وقایع نامحتمل دارد. در سال ۲۰۲۰، دانشمندان علوم نجوم به یک یافته حیرتانگیز دست یافتند: سیارهای غولپیکر و گازی به نام WD 1856b که در حال گردش به دور هستهای سوخته و باقیمانده از یک ستاره مشابه خورشید میباشد.
اکنون، محققین در یک تحقیق جدید از یک کشف حتی جالبتر خبر میدهند: این سیاره نهتنها به دور بقایای درخشان ستاره خود میچرخد، بلکه دارای جوی نیز بوده و همچنان از حرارت برخوردار است. رایان مکدونالد، اخترفیزیکدان از دانشگاه سنت اندروز و نویسنده اصلی این تحقیق، اظهار میدارد: «طیف نوری این سیاره هیچ شباهتی به دیگر طیفهای سیارات فراخورشیدی که قبلاً شناسایی کرده بودیم نداشت. این موضوع باعث سردرگمی شدید اعضای تیم ما شد.»
برای درک اینکه چرا این سیاره WD 1856b اینچنین رازآلود است، ابتدا باید بدانیم که مرگ خورشید ما چگونه شکل خواهد گرفت.
ستارههایی از نوع خورشید به طور معمول جرم کافی برای انفجارهای ابرنواختری ندارند. در عوض، آنها در ابتدا منبسط شده و رنگی متمایل به قرمز پیدا کرده و به غولهای سرخ تبدیل میشوند. در مرحله بعد، لایههای خارجی خود را از دست داده و به یک جسم به نام کوتوله سفید تبدیل میشوند؛ بقایایی از ستاره که با وجود اندازه بسیار کمتری نسبت به ستاره اصلی، هنوز بخش عمدهای از جرم آن را نگه داشته است.
مرگ ستارههای مشابه خورشید بیشتر مانند خاموش شدن آرام یک شعله است تا انفجار ناگهانی. با این حال، بینظمی ناشی از مرگ این ستارهها بر سیارات مجاورشان میتواند فاجعهآمیز باشد؛ برخی از آنها به داخل ستاره در حال انبساط کشیده میشوند و برخی دیگر با تضعیف گرانش ستاره به مدارهای دورتر رانده شده و حتی بعضی به طور کامل از منظومه راند میشوند. با این حال، واقعاً شگفتانگیز است که WD 1856b توانسته از مرگ ستاره خود جان سالم به در ببرد.
آیا ممکن است این سیاره در حین تبدیل ستاره به غول سرخ بلعیده شده و پس از فروپاشی آن به بیرون پرتاب شده باشد؟
WD 1856b نخستین سیارهای است که در مداری نزدیک به دور کوتوله سفید میچرخد و جو آن نیز بهطور قطعی مورد تأیید قرار گرفته است؛ کشفی که افقهای تازهای را درباره سرنوشت سیستمهای سیارهای پس از مرگ ستارههای میزبانشان گشوده است.
یک سال در WD 1856b تنها حدود ۳۴ ساعت به طول میانجامد. این فاصله بسیار کم با ستاره و وجود مداری چنان فشرده، منجر به این پرسش میشود که چگونه این سیاره به چنین موقعیتی رسیده است. آیا ممکن است هنگام تبدیلشدن ستاره به غول سرخ بلعیده شده و سپس به بیرون رانده شده باشد؟
کریستوفر اوکانر، استاد دانشگاه نورثوسترن و یکی از نویسندگان این تحقیق، در بیانیهای بیان کرد: «دو نظریه وجود دارد. یکی این است که سیاره هنگام مرگ ستاره میزبانش بلعیده شده، اما موفق شده درون آن بماند. نظریه دیگر بیان میکند که مهاجرت سیاره به نزدیکی ستاره به علت کشش گرانشی دیگر اجرام موجود در منظومه رخ داده است.»
پاسخ این معما در حرارت سیاره نهفته بود. پژوهشگران با ترکیب اندازهگیریهای دمایی سیاره، جرم آن و مدلهای مربوط به فرآیند سرد شدن سیارات غولپیکر در طول زمان، موفق به بازسازی تاریخچه حرارتی این سیاره شدند.
براساس نظریه اول اوکانر، اگر واقعاً سیاره در دل غول سرخ دوام آورده باشد، باید حرارت بیشتری از آنچه که پژوهشگران ثبت کردهاند، در خود نگه داشته باشد. این نتیجه بهطور ضمنی نشان میدهد که احتمالاً نظریه دوم درست است؛ به این معنی که این سیاره به مدت بیش از یک میلیارد سال در فاصلهای ایمن از ستاره قرار داشته و سپس به تدریج به سمت مرکز مهاجرت کرده است.
مکدونالد میگوید: «هر بار که سیاره از نزدیکی کوتوله سفید عبور میکند، بخشی از انرژی مداری خود را به گرما تبدیل میکند و در نتیجه، دورترین نقطه مدارش به ستاره نزدیکتر میشود.» او همچنین افزود که اگر در اوج این فرآیند با دوربینهای فروسرخ به آن نگاه کنید، حتی میتوانید درخشش سیاره را مشاهده کنید.
تحقیقات این محققین پیامدهای جالبی را برای آینده منظومه شمسی نیز به همراه دارد. حدود پنج میلیارد سال دیگر، خورشید نیز همین فرآیند را پشت سر خواهد گذاشت؛ به این شکل که ابتدا به غول سرخ مبدل میشود و سپس در غالب یک کوتوله سفید فرو میپاشد. به احتمال قوی زمین از این پروسه جان سالم به در نخواهد برد؛ اما داستان غولهای گازی در منظومه شمسی با این مسأله متفاوت است.
مکدونالد میگوید: «مشتری حتی پس از اینکه هسته باقیماندهای از خورشید به دمی نیمهجان تبدیل شود، باز هم عمری طولانی خواهد داشت.»
زمین به خاطر فرآیند تبدیل خورشید به غول سرخ و بعد از آن، کوتوله سفید، به احتمال زیاد جان سالم به در نخواهد برد
اگر در آن زمان هنوز اخترشناسانی وجود داشته باشند، شاید بتوانند به شیوهای مشابه به بررسی جو مشتری بپردازند، همانطور که پژوهشگران جو WD 1856b را مورد بررسی قرار دادهاند: به عنوان مدرک فسیلی از یک سیستم سیارهای که از نابودی فرار کرده است.
در انتها، مکدونالد میگوید: «علم سیارات فراخورشیدی داستانی بیپایان از دوبارهتعریف مرزهای ممکن است. هر کسی که علاقهمند به داستانهای علمیتخیلی، علم یا حتی تحصیل باشد، حتماً دوست دارد بداند وقتی خورشید بمیرد، چه بر سر ما خواهد آمد.»
این تحقیق در نشریه نیچر منتشر شده است.
