کشف ستاره‌ای با شش حلقه دیدنی کیهانی

فرارو: ستاره‌های در حال مرگ اغلب ظاهر شناخته شده‌ای برای اخترشناسان دارند، اما این دانشمندان اخیرا موفق به شناسایی یک ستاره در حال مرگ شدند که ویژگی منحصر به فرد و جالب توجی دارد. این ستاره به گونه‌ای شگفت انگیز شش حلقه عجیب از دود کیهانی را بود دور خود شکل دارد که تاکنون در سیاره‌های در حال مرگ اینچنینی دیده نشده است.

ستاره‌ها از پلاسما تشکیل شدند که انسجام خود را با نیروی گرانش خود حفظ می‌کنند. نیروی گرانش سعی دارد که ستاره را منقبض و خرد کند، ولی با مقاومت فشار رو به بیرون ماده ستاره روبرو می‌شود، و همین امر سبب دوام ستاره می‌شود. به عبارت دیگر، فشار داخلی ستاره از فروریختن آن براثر نیروی گرانشی خودش جلوگیری می‌کند، اما وقتی که سوخت هیدروژن ستاره به پایان می‌رسد، منبسط شده و تبدیل به یک «غول سرخ» می‌گردد. پس از آن ستاره به مرحله تباهیدگی رسیده و بخشی از جرم خود را در فضا دفع می‌کند و هسته ستاره هم به بقایای ستاره‌ای تبدیل می‌شود که ممکن است کوتوله سفید، ستاره نوترونی یا در صورت کافی بودن جرم سیاهچاله باشد. این سرنوشتی است که ۵ میلیارد سال دیگر خورشید ما دچار آن خواهد شد.

این سرنوشت اجتناب ناپذیر بیشتر ستارگان خورشیدی است و این فرآیندی است که به خوبی برای ما شناخته شده، اما یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که هنوز چیز‌های زیادی وجود دارد که باید در مورد خورشید‌های در حال مرگ بدانیم. این مطالعه اخیر به ستاره‌ای معروف به V Hydrae یا به اختصار V Hya اشاره دارد. این یک ستاره غول قرمز است که در فاصله ۱۳۰۰ سال نوری از ما قرار دارد و جرم آن تقریباً برابر با خورشید است. در واقع ما اکنون به چیزی نگاه می‌کنیم که خورشید ممکن است در چند میلیارد سال دیگر به نظر برسد.

با این همه، این ستاره هنوز چند ویژگی منحصر بفرد دیگر دارد که آن را از خورشید ما متمایز می‌کند؛ اول اینکه این جرم، یک ستاره همراه دارد. این ستاره همراه آنقدر کم نور است که ستاره شناسان هنوز نتوانسته اند آن را ببینند، اما بر اساس حرکت V Hya، می‌دانیم که احتمالاً یک ستاره کوتوله قرمز است که هر ۸.۵ سال یک بار به دور VHya می‌چرخد. دوم اینکه فرآیند مرگ V Hya به نظر می‌رسد که به گونه‌ای غیرعادی متفاوت باشد. ستاره V Hya در وضعیت فعلی خود به عنوان یک ستاره متغیر Mira طبقه بندی می‌شود. درخشندگی آن در حدود ۱-۲ قدر، هر ۵۳۰ روز تغییر می‌کند.

این امر در ستارگان غول قرمز در حال مرگ معمول است. غول‌های قرمز از آنجایی که عناصر سنگین‌تری را در هسته خود در تلاش برای زنده ماندن می‌آمیزند، اغلب وارد دوره‌ای از نوسان می‌شوند که ناشی از گرم شدن و سرد شدن هسته است.

آنچه در اینجا غیرعادی به نظر می‌رسد، این واقعیت است که این ستاره نیز یک ستاره کربنی می‌باشد. این بدان معنی است که کربن ذوب شده در هسته آن تا اتمسفر ستاره بالا رفته است؛ بنابراین وقتی ستاره شناسان به طیف V Hya نگاه می‌کنند، حضور قوی کربن را مشاهده می‌کنند. اساساً این ستاره جو بسیار دو ده‌ای دارد. ترکیب این دو ویژگی، V Hya را به یک ستاره بدون علامت شاخه غول پیکر یا AGB تبدیل می‌کند. لازم به ذکر است حدود ۹۰ درصد از ستارگان مشابه خورشید در اواخر عمر خود وارد دوره AGB می‌شوند.

اخترشناسان عموماً تصور می‌کردند که دوره AGB یک فرآیند تدریجی مرگ ستاره‌ای است که در آن لایه‌های بیرونی ستاره در یک دوره حدود ۱۰۰۰۰۰ ساله پرتاب می‌شوند. پس از آن، هسته باقی مانده به یک کوتوله سفید فرو تبدیل می‌شود، اما V Hya نشان می‌دهد که این فرآیند تا حدی یا گاهی نادرست است. اگر یک AGB به تدریج لایه‌های بیرونی خود را دور بزند، انتظار می‌رود که یک سحابی در حال گسترش به نام سحابی سیاره‌ای (/post/cold-embers/) را ببینیم که بیشتر کوتوله‌های سفید را احاطه کرده است. در واقع ما بسیاری از سحابی‌های سیاره‌ای را به عنوان بقایای ستارگان شبیه خورشید می‌بینیم.

در بالا به صورت کامپوزیت می توانید این حلقه‌های خروجی و ساختار قوسی منتشر شده حلقه ششم را به طور متوسط در خط انتشار ایزوتوپ کربن ۱۲CO ببینید اما در نماهای ایزوتوپ‌های کربن ۱۳CO به خوبی قابل تشخیص هستند.

اما مشاهدات آرایه میلی‌متری/زیر میلی‌متری آتاکاما (ALMA) نشان می‌دهد که V Hydrae چنین سحابی را ایجاد نمی‌کند و در عوض، حلقه‌های ضخیم غنی از کربن را ایجاد می‌کند. دانشمندان می‌گویند این ستاره در طی حدود ۲۱۰۰ سال، شش حلقه را به بیرون پرتاب کرده است. این تیم همچنین فواره‌های گازی را مشاهده کردند که از ستاره عمود بر حلقه‌ها خارج می‌شدند. این نشان می‌دهد که V Hya هر چند صد سال یک بار تحت یک دوره فعال غیرمعمول قرار می‌گیرد، که بسیار متفاوت از مدل معمولی AGB است.

این دوره از انفجار‌های فعال احتمالاً در مقایسه با دوره کامل AGB کوتاه است، بنابراین ستاره شناسان خوش شانس هستند که یک ستاره در حال مرگ را در این مرحله شکار می‌کنند. مشخص نیست که آیا اکثر ستاره‌های AGB چنین دوره‌های فعالی را تجربه می‌کنند یا اینکه V Hya موردی بسیار غیرعادی است. دانشمندان می‌گویند برای یافتن پاسخ این معما، مشاهدات بیشتری از دیگر ستارگان غول قرمز در حال مرگ نیاز است.