جزئیات شگفت‌انگیز درباره کودکی ستاره‌ها!

خبرآنلاین: مدل‌سازی فرآیند شکل‌گیری یک ستاره در مدل‌های نظری با توجه به پیچیدگی‌شان به شدت چالش برانگیز است. مشاهده نوسانات یک ستاره، یکی از معدود روش‌ها برای اطلاع بیشتر از سن، ساختار و شکل‌گیری آن است.

کنستانزی زوینتز که فردی پیشگام در زمینه اخترلرزه‌شناسی و سرپرست گروه تحقیقاتی "تکامل ستاره‌ها و اخترلرزه‌شناسی" در موسسه فیزیک اختر و ذرات در دانشگاه اینسبروک است، در این‌باره می‌گوید:« در مقایسه با اکتشاف در درون زمین با کمک لرزه‌شناسی، راجع‌به ستاره‌ها می‌توانیم برپایه نوسانات‌شان درباره ساختار داخلی و همچنین سن ستاره‌ها اظهارنظر کنیم.»

خط آبی روند تکامل یک ستاره قبل از انتقال به دنباله اصلی (نقطه آبی) طبق مدل‌های کلاسیک مورد استفاده از دهه ۱۹۵۰ به بعد را نشان می‌دهد. خط سفید هم نشان‌دهنده نمایش واقع‌گرایانه حاصل از مدل جدید توماس استایندل است. (سال‌های پرتلاطم یک ستاره از کودکی تا نوجوانی با روند تکاملش از سمت راست به چپ در تصویر.)

با افزایش توانایی‌ها در انجام مشاهدات دقیق با بهره‌گیری از تلکسوپ‌های فضایی مثل TESS، کپلر و جیمز وب، مطالعه درباره نوسانات ستاره‌ها در سال‌های اخیر به طور جالب توجهی تکامل یافته. این پیشرفت‌ها در عین‌حال در روشن شدن نظریه‌های چند دهه اخیر درباره تکامل ستاره‌ها کمک زیادی می‌کنند.

رسیدن به ساعت صفر ستاره‌های بزرگسال

تا زمانی که ستاره‌ها هنوز هیدروژن هسته خود را به هلیوم تبدیل نکرده باشند، ستاره‌های کودک نامیده می‌شوند. در این مرحله، آنها در توالی پیش اصلی‌شان قرار دارند و بعد از احتراق و تبدیل هیدروژن به هلیوم، تبدیل به ستاره‌های بالغ شده و وارد توالی اصلی می‌شوند.

توماس استایندل، یکی از اعضای گروه تحقیقاتی کنستانزه زوینتز و نویسنده اصلی این مطالعه می‌گوید:«تاکنون تحقیقات بر روی ستاره‌ها، معمولا متمرکز برروی ستاره‌های بزرگسال از جمله خورشید بوده است. این شاید در نگاه اول غیرقابل تصور به نظر برسد، ولی تا به امروز توجه کمتری برروی سیر تکامل ستاره‌ها در توالی پیش‌اصلی(کودکی‌شان) شده؛ چرا که در آن مرحله متلاطم هستند و مدل‌سازی‌شان دشوار خواهد بود. در نتیجه حالا و با پیشرفت‌های تکنولوژیک سال‌های اخیر، برایمان این امکان فراهم شده تا نگاه دقیق‌تری به دوران کودکی ستاره‌ها داشته باشیم؛ به آن زمانی که ستاره‌ها شروع به تبدیل هیدروژن به هلیوم می‌کنند.»

در مطالعه اخیر، دو محقق دانشگاه اینسبروک، مدلی را ارائه داده‌اند که می‌توان از آن برای ارائه تصاویر واقعی از اولین مراحل زندگی یک ستاره قبل از تبدیل شدن به یک ستاره بالغ استفاده کرد. این مدل برپایه برنامه منبع باز تکامل ستاره‌ای MESA (ماژول‌هایی برای آزمایش در اخترفیزیکی ستاره‌ای) است.

توماس استایندل، با الهام گرفتن از صحبت‌های ادوارد وروبیوف در دانشگاه وین در اجلاس سال ۲۰۱۹، ماه‌ها مشغول تصحیح متدی برای این رمز تکامل ستاره‌ها در بازسازی فاز متلاطم شکل‌گیری ستاره‌های اولیه و سپس پیش‌بینی نوسانات خاص آنها بود. او در این رابطه می‌گوید:«داده‌های ما حاکی از آن است که ستاره‌ها در توالی پیش اصلی، سیر بسیار آشفته‌ای در روند تکاملشان دارند و به رغم پیچیدگی‌های موجود، الان می‌توانیم از این در مدل نظری جدیدمان استفاده کنیم.»

بدین ترتیب، او معتقد است که شیوه تشکیل یک ستاره، برروی رفتارهای نوسانی آن، حتی بعد از احتراق همجوشی هسته‌ای‌اش در توالی اصلی تاثیرگذار است:«کودکی هر ستاره، برروی آینده‌اش تاثیرگذار است. خیلی ساده به نظر می‌رسد ولی تردیدهای زیادی دراین رابطه وجود داشت. در نظریه کلاسیک فرض می‌شود که دوره قبل از احتراق ستاره‌ها، با شرایط فعلی‌شان غیرمرتبط است؛ ولی این اصلا درست نیست. اگر یک ستاره را با یک ساز موسیقی مقایسه کنیم، می‌بینیم که حتی تفاوت‌های بسیار ظریف در یک قطعه هنری، منجر به تغییرات قابل توجهی در ریتم موسیقی می‌شود. پس مدل‌های مدرن ما بهتر نوسانات در ستاره‌های واقعی را توصیف می‌کنند.»

کنستانزه زوینتز هم از این اکتشاف بسیار خوشحال است و با خوش‌بینی به آینده می‌نگرد:« بیست سال پیش، زمانی که برای اولین بار نوسانات یک ستاره جوان را در مقابل چشمانم بر روی صفحه نمایشگر دیدم، متقاعد شدم که روزی می‌توانم ثابت کنم که تحول ستاره‌ها در سنین کودکی‌شان، بر بزرگسالی آن ستاره تاثیرگذار هستند. حالا به لطف کار بزرگ توماس استایندل، ما حالا موفق شده‌ایم و قطعا این لحظه‌ای مملو از شادی و رضایت برای تیم تحقیقاتی ما و همچنین نقطه عطف بزرگی برای درک بهتر مراحل رشد ستاره‌هاست.»