ستاره‌های مرده که به کوتوله‌های سفید معروف هستند، از نظر جرم شبیه به خورشید و از نظر اندازه شبیه به زمین هستند. آنها در کهکشان ما رایج هستند و 97 درصد از ستارگان راه شیری را تشکیل می دهند. وقتی ستارگان به پایان عمر خود می رسند، هسته آنها فرو می ریزد و به کوتوله های سفید متراکم تبدیل می شود و کهکشان ما را شبیه یک قبرستان می کند.
به گزارش سرگرمی روز، علیرغم ماهیت مشترک کوتوله های سفید، ترکیب شیمیایی این بقایای ستاره ای سال ها برای اخترشناسان یک معما بوده است. وجود فلزات سنگین مانند سیلیکون، منیزیم و کلسیم در سطح بسیاری از این اجسام فشرده یک کشف گیج کننده است که انتظارات ما را از نحوه رفتار ستاره ها به چالش می کشد.
تاتسویا آکیبا، دانشجوی فارغ التحصیل در موسسه مشترک اخترفیزیک آزمایشگاهی (JILA) در دانشگاه کلرادو بولدر (CU Boulder)، گفت: “ما می دانیم که اگر این فلزات سنگین روی سطح یک کوتوله سفید وجود داشته باشد، کوتوله سفید است. آنقدر متراکم می شود که این فلزات سنگین خیلی سریع به هسته می روند. بنابراین، شما نباید هیچ فلزی را روی سطح یک کوتوله سفید ببینید. مگر اینکه کوتوله سفید به طور فعال چیزی می خورد.
اگرچه کوتوله‌های سفید می‌توانند اجرام مختلف مجاور مانند ستاره‌های دنباله‌دار یا سیارک‌ها را جذب کنند، اما پیچیدگی‌های این فرآیند هنوز به طور کامل شناخته نشده است. در هر صورت، این رفتار ممکن است کلید کشف رمز و راز فلزی بودن کوتوله سفید باشد و به افشاگری های هیجان انگیز در مورد پویایی کوتوله سفید کمک کند.
آکیبا و آن ماری مادیگان، استاد اخترفیزیک و علوم سیاره‌ای در دانشگاه کلرادو بولدر، معتقدند که دلیلی را کشف کرده‌اند که چرا این زامبی‌های ستاره‌ای سیارات کوتوله نزدیک خود را می‌خورند. آنها با استفاده از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری، کوتوله سفیدی را شبیه‌سازی کردند که در طول شکل‌گیری، شوک از دست دادن جرم دریافت می‌کند و حرکت و دینامیک همه مواد اطراف را تغییر می‌دهد.
محققان در ۸۰ درصد آزمایش‌های خود مشاهده کردند که پس از برخورد، مدار دنباله‌دارها و سیارک‌ها کشیده و در یک راستا قرار گرفتند. همچنین، حدود 40 درصد از سیارات کوچکی که بعداً خورده می شوند، از مدارهای رتروگراد می آیند.
محققان شبیه سازی های خود را برای بررسی دینامیک کوتوله سفید پس از 100 میلیون سال گسترش دادند. آنها دریافتند که سیارات کوتوله سفید کوچک هنوز مدارهای کشیده ای دارند و به عنوان یک واحد منسجم حرکت می کنند. چنین نتیجه ای قبلاً دیده نشده بود.
مادیگان گفت: “این چیزی است که من فکر می کنم در مورد نظریه ما منحصر به فرد است.” ما می توانیم توضیح دهیم که چرا رویدادهای برافزایش عمر طولانی دارند. در حالی که مکانیسم های دیگر می توانند یک رویداد برافزایش بزرگ را توضیح دهند، شبیه سازی های ما نشان می دهد که چرا این رویداد هنوز صدها میلیون سال بعد رخ می دهد.
از آنجایی که گروه تحقیقاتی مادیگان بر دینامیک گرانشی متمرکز است، مطالعه گرانش اطراف کوتوله های سفید یک تمرکز طبیعی به نظر می رسد.
آکیبا گفت: «شبیه‌سازی‌ها به ما کمک می‌کنند تا دینامیک اجرام مختلف اخترفیزیکی را درک کنیم. بنابراین در این شبیه‌سازی، گروهی از سیارک‌ها و دنباله‌دارها را به دور یک کوتوله سفید پرتاب می‌کنیم که به‌طور قابل‌توجهی بزرگ‌تر است و می‌بینیم که کدام یک از سیارک‌ها و دنباله‌دارها کوتوله سفید را در حین باز شدن شبیه‌سازی می‌خورند.
در پروژه‌های آینده، محققان امیدوارند شبیه‌سازی‌های خود را افزایش دهند و چگونگی تعامل کوتوله‌های سفید با سیارات بزرگ‌تر را مطالعه کنند.
آکیبا توضیح داد که مطالعات دیگر نشان می دهد که اجرام کوچکی مانند سیارک ها و دنباله دارها ممکن است تنها منبع آلودگی فلزی در سطح کوتوله سفید نباشند. بنابراین، کوتوله های سفید ممکن است از جرم بیشتری به عنوان یک سیاره تغذیه کنند.
این یافته های جدید اطلاعات بیشتری را در مورد شکل گیری کوتوله های سفید نشان می دهد که برای درک چگونگی تغییر منظومه های خورشیدی در طول میلیون ها سال مهم هستند. آنها همچنین به آشکار شدن منشا و تکامل آینده منظومه شمسی کمک می کنند و اطلاعات بیشتری در مورد شیمی آن ارائه می دهند.
مادیگان گفت: «بیشتر سیارات جهان در نهایت به دور یک کوتوله سفید می چرخند. 50 درصد منظومه ها، از جمله منظومه شمسی خودمان، می توانند توسط ستاره خود خورده شوند. ما اکنون مکانیسمی برای توضیح اینکه چرا این اتفاق می افتد داریم.
این تحقیق در The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.
