ستاره های کوتوله سفید، تئوری های قدیمی را به چالش می‌کشند!

یافته‌های اخیر نشان می‌دهند که برخی از ستاره‌های کوتوله سفید به دلیل آزاد شدن انرژی گرانشی، خنک‌شدن خود را متوقف می‌کنند و این باور را که این ستاره‌ها صرفاً تولیدکننده بقایای سرد هستند را زیر سوال برده و بازبینی‌های نجومی و آموزشی قابل‌توجه جدید را پیشنهاد می‌کنند.

هر کتاب درسی نجوم را در بخش ستاره‌های کوتوله سفید باز کنید، احتمالاً خواهید خواند که آنها “ستارگان مرده” هستند که به‌طور مداوم در طول زمان خنک می‌شوند. اما تحقیقات جدید منتشرشده در مجله نِیچر این نظریه را به چالش می‌کشد. محققان دانشگاه ویکتوریا (UVic) و همکاران آن از داده‌های ماهواره گایا آژانس فضایی اروپا استفاده کرده‌اند تا نشان دهند چرا ستارگان کوتوله سفید برای بیش از هشت میلیارد سال دیگر سرد نمی‌شوند!

سیمون بلوین، محقق ارشد و عضو ملی موسسه کانادایی اخترفیزیک نظری در UVic می‌گوید:

ما کشف کردیم که تصور کلاسیک “همه کوتوله‌های سفید، ستاره‌های مرده هستند”، ناقص است. برای اینکه این کوتوله‌های سفید خنک شوند، باید راهی برای تولید انرژی اضافی داشته باشند. ما مطمئن نبودیم که چگونه این اتفاق می‌افتد، اما اکنون توضیحی برای این پدیده داریم!

درکِ سن و سایر جنبه‌های ستاره‌های کوتوله سفید به دانشمندان کمک می‌کند تا شکل‌گیری کهکشان راه شیری را بازسازی کنند. بلوین با استفاده از داده‌های گایا در سال 2019 با آنتونی بیدارد از دانشگاه وارویک و محقق موسسه مطالعات پیشرفته Sihao Cheng برای انجام این کشف همکاری کرده‌اند.

کشف انرژی جدید در کوتوله های سفید!

بیش از 97 درصد از ستارگان کهکشان راه شیری در نهایت به کوتوله سفید تبدیل خواهند شد. دانشمندان مدت‌هاست که این ستاره‌ها را در پایان عمر خود می‌دانند. آنها با تخلیه منبع انرژی هسته‌ای خود، تولید گرما را متوقف می‌کنند و خنک می‌شوند تا زمانی که پلاسمای متراکم درون آنها به حالت جامد منجمد شود و ستاره از داخل به بیرون جامد شود. این فرآیند خنک‌سازی می تواند میلیاردها سال طول بکشد!

بر اساس مقاله جدید، در برخی از کوتوله های سفید، پلاسمای متراکم در داخل به سادگی از داخل به بیرون منجمد نمی شود. در عوض، کریستال‌های جامدی که در هنگام انجماد تشکیل می‌شوند، چگالی کمتری نسبت به مایع دارند و بنابراین می‌خواهند شناور شوند. همانطور که کریستال‌ها به سمت بالا شناور می‌شوند، مایع سنگین‌تر را به سمت پایین جابجا می‌کنند. انتقال مواد سنگین‌تر به سمت مرکز ستاره، انرژی گرانشی را آزاد می‌کند و این انرژی کافی است تا فرآیند سرد شدن ستاره را برای میلیاردها سال مختل کند.

بیدارد، پژوهشگر دانشگاه وارویک می‌گوید:

این اولین بار است که این مکانیسم انتقال در هر نوع ستاره‌ای مشاهده می‌شود که بسیار هیجان‌انگیز است، زیرا هر روز یک پدیده اخترفیزیکی کاملاً جدید را کشف نمی‌کنیم!

اینکه چرا این اتفاق در برخی از ستارگان رخ می‌دهد و در برخی دیگر نه، نامشخص است، اما بلوین فکر می‌کند که احتمالاً به دلیل ترکیب ستاره است.

برخی از ستاره‌های کوتوله سفید از ادغام دو ستاره مختلف تشکیل می‌شوند. بلوین می‌گوید:

وقتی این ستاره‌ها با هم برخورد می‌کنند و کوتوله سفید را تشکیل می‌دهند، ترکیب ستاره را طوری تغییر می‌دهد که می‌تواند امکان تشکیل کریستال‌های شناور را فراهم کند.

پیامدهای تحقیق

کوتوله‌های سفید به‌طور معمول با شاخص سن مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ هر چه کوتوله سفید سردتر باشد، پیرتر فرض می‌شود. با این حال، به دلیل تأخیر اضافی در سرد شدن که در برخی از کوتوله‌های سفید مشاهده می‌شود، برخی از ستارگان با دمای معین ممکن است میلیاردها سال پیرتر از آنچه قبلاً تصور می‌شد، باشند!

بلوین می‌افزاید:

این کشف جدید نه تنها مستلزم بازنگری کتاب‌های درسی نجوم است، بلکه مستلزم آن است که ستاره‌شناسان فرآیندی را که برای تعیین سن جمعیت‌های ستاره‌ای استفاده می‌کنند، بازبینی کنند!

منبع: Scitechdaily