راز بلعیدن شدن سیارات توسط سیاه چاله ها

به گزارش مجله خبری نگار، دانشمندان معتقدند شواهد محکمی پیدا کرده‌اند که نشان می‌دهد یک ستاره، سیاره خود را بلعیده است. این رویداد با باقی گذاشتن نشانه‌های شیمیایی در نور ستاره، اثری قابل بررسی برای پژوهشگران ایجاد کرده است.

این ستاره که TOI-۵۸۸۲ نام دارد، در فاصله ۱۳۰۰ سال نوری از زمین قرار گرفته و شباهت زیادی به خورشید ما دارد.

در نگاه نخست، این ستاره کاملاً معمولی به نظر می‌رسد. اما در نور آن، نشانه‌هایی پنهان شده که نشان می‌دهد در گذشته اتفاقی غیرعادی رخ داده است.

نابودی سیاره در مقیاس کیهانی

هنگامی که یک سیاره وارد ستاره میزبان خود می‌شود، اخترشناسان این رویداد را «بلعیده شدن سیاره» یا Engulfment می‌نامند. این فرآیند در مقیاس زمانی نجومی بسیار سریع اتفاق می‌افتد و اغلب تنها چند روز یا چند هفته طول می‌کشد.

از آنجا که چنین رویداد‌هایی بسیار کوتاه هستند، دانشمندان تقریباً هرگز نمی‌توانند آنها را به‌صورت مستقیم مشاهده کنند. در عوض، آنها به دنبال ردپا‌هایی می‌گردند که پس از این اتفاق باقی می‌ماند.

گروهی از پژوهشگران که TOI-۵۸۸۲ را بررسی می‌کردند، یکی از این نشانه‌ها را در قالب عنصر شیمیایی لیتیوم پیدا کردند؛ عنصری که نقش مهمی در درک اتفاق رخ‌داده دارد.

اگرچه ستارگان به‌طور طبیعی مقداری لیتیوم دارند، سیاره‌ها معمولاً مقدار بسیار بیشتری از این عنصر را در خود جای داده‌اند.

بروک کوتن، دانشجوی تحصیلات تکمیلی پژوهشگر در بخش نجوم دانشگاه میشیگان و نویسنده اصلی این گزارش جدید، گفت:

«شما همان چیزی هستید که می‌خورید، درست است؟»

او ادامه داد:

«ما می‌دانیم که مواد سیاره‌ای نسبت به ستارگان لیتیوم بسیار بیشتری دارند؛ بنابراین اگر یک ستاره سیاره‌ای را بخورد، مقدار زیادی لیتیوم دریافت خواهد کرد.»

ردیابی نشانه‌های بلعیده شدن سیاره

پیدا کردن مقدار غیرعادی لیتیوم در یک ستاره به‌تنهایی کافی نیست. دانشمندان باید مشخص کنند که آیا این مقدار واقعاً در مقایسه با ستارگان مشابه غیرطبیعی است یا خیر.

برای پاسخ به این پرسش، تیم پژوهشی از روش طیف‌سنجی استفاده کرد؛ روشی که نور ستاره را به طول موج‌های تشکیل‌دهنده آن تجزیه می‌کند.

این روش به اخترشناسان اجازه می‌دهد عناصر شیمیایی موجود در جو یک ستاره را شناسایی کنند.

پژوهشگران یک گروه مقایسه‌ای شامل ۶۲ ستاره با سن، جرم و دمای مشابه تشکیل دادند. سپس میزان لیتیوم موجود در TOI-۵۸۸۲ را با آنها مقایسه کردند.

ملیندا سوارس-فورتادو، نویسنده ارشد مطالعه و استادیار دانشگاه ویسکانسین، گفت:

«اینکه می‌توانیم به ستاره‌ای در فاصله ۱۳۰۰ سال نوری نگاه کنیم و با اطمینان بگوییم این ستاره بیش از مقدار مورد انتظار لیتیوم دارد، نشان‌دهنده دقت ابزار‌های مدرن و تلاش دقیق برای تفسیر این نشانه‌هاست.»

او افزود:

«برای برجسته کردن این نتیجه، نیازی به انتخاب گزینشی داده‌ها نیست. این نتیجه کاملاً قابل اتکاست. با هر روشی که داده‌ها را بررسی کنید، TOI-۵۸۸۲ آن‌قدر غنی از لیتیوم است که حداقل در صدک ۹۷ قرار می‌گیرد.»

نقش لیتیوم در شناسایی سیاره‌های بلعیده‌شده

لیتیوم درون ستارگان نسبتاً ناپایدار است. فرآیند‌های ستاره‌ای در طول زمان باعث از بین رفتن بخش زیادی از آن می‌شوند. به همین دلیل، وجود مقدار زیاد لیتیوم در یک ستاره می‌تواند نشانه‌ای بسیار مهم باشد.

ست جاکوبسون، نویسنده ارشد مطالعه و استادیار دانشگاه ایالتی میشیگان، توضیح داد:

«اتم‌های لیتیومی که در اثر بلعیده شدن یک سیاره وارد ستاره می‌شوند، مانند هواداران ورزشی هستند که به یک ورزشگاه می‌رسند.»

او ادامه داد:

«ممکن است چند هوادار اولیه از قبل حضور داشته باشند که نشان‌دهنده مقدار اولیه لیتیوم در جو ستاره هستند، اما تعداد آنها خیلی سریع در برابر هواداران جدید کمتر می‌شود.»

بر اساس میزان لیتیوم مشاهده‌شده، تیم پژوهشی تخمین می‌زند جهانی که توسط TOI-۵۸۸۲ بلعیده شده، جرمی بین چند برابر جرم زمین تا اندازه نپتون داشته است.

چرا این ستاره متفاوت است؟

راز این کشف زمانی جالب‌تر می‌شود که بدانیم TOI-۵۸۸۲ آن‌قدر پیر یا بزرگ نیست که بتوان بلعیده شدن سیاره را با گسترش طبیعی ستاره توضیح داد.

بسیاری از ستارگان در پایان عمر خود وارد مرحله‌ای به نام غول سرخ می‌شوند. در این مرحله، اندازه آنها به‌شدت افزایش پیدا می‌کند و ممکن است سیاره‌های نزدیک خود را ببلعند.

دانشمندان انتظار دارند خورشید ما نیز تقریباً ۵ میلیارد سال دیگر چنین مرحله‌ای را تجربه کند. در آن زمان احتمالاً عطارد و زهره را خواهد بلعید و شاید زمین نیز سرنوشتی مشابه داشته باشد.

اما TOI-۵۸۸۲ هنوز به این مرحله نرسیده است.

این ستاره یک همراه بزرگ در مدار خود دارد؛ یک کوتوله قهوه‌ای که بیش از ۲۰ برابر جرم مشتری جرم دارد.

کوتوله‌های قهوه‌ای معمولاً اجرامی توصیف می‌شوند که بیش از حد بزرگ هستند تا سیاره محسوب شوند، اما جرم کافی برای تبدیل شدن به یک ستاره واقعی را ندارند.

پژوهشگران احتمال می‌دهند این همراه بزرگ، مدار یک سیاره کوچک‌تر را دچار اختلال کرده باشد و در نهایت باعث شده باشد آن سیاره به سمت TOI-۵۸۸۲ حرکت کند و در آن فرو برود. این فرضیه همچنان در حال بررسی است و می‌تواند موضوع پژوهش‌های آینده باشد.

سرنخ‌های تازه درباره بلعیده شدن سیاره‌ها

این پژوهش تنها راز یک ستاره را حل نمی‌کند، بلکه به اخترشناسان کمک می‌کند بفهمند بلعیده شدن سیاره‌ها در سراسر کهکشان با چه میزان فراوانی رخ می‌دهد.

نتایج این مطالعه همچنین پرسش‌های تازه‌ای ایجاد کرده است. چند ستاره دیگر در گروه مقایسه‌ای نیز میزان بالاتری از لیتیوم نشان دادند که می‌تواند بیانگر وجود فرآیند‌های دیگری برای افزایش لیتیوم در ستارگان باشد.

این موضوع نشان می‌دهد اخترشناسان شاید تنها بخشی از داستان را کشف کرده باشند.

کوتن گفت:

«همین موضوع است که این حوزه را هیجان‌انگیز می‌کند. شما واقعاً در حال حل یک معما هستید.»

او افزود:

«ما نمی‌توانیم لحظه وقوع جرم را ببینیم، بنابراین باید با تمام سرنخ‌هایی که در اختیار داریم کار کنیم تا بفهمیم چه کسی این کار را انجام داده است.»

این نگاه کارآگاهی برای او معنای شخصی نیز دارد.

او گفت:

«وقتی بزرگ می‌شدم، آرزو داشتم بازپرس خصوصی شوم. فکر می‌کنم همین موضوع توضیح می‌دهد که چرا به اینجا رسیدم. واقعاً احساس می‌کنم یک کارآگاه هستم.»

مطالعه کامل این پژوهش در مجله The Astrophysical Journal منتشر شده است.

جمع‌بندی

کشف ستاره TOI-۵۸۸۲ که نشانه‌های بلعیدن یک سیاره را در خود دارد، اطلاعات تازه‌ای درباره سرنوشت سیاره‌ها و تعامل میان ستارگان و اجرام مداری ارائه می‌دهد. افزایش غیرعادی لیتیوم، مهم‌ترین سرنخ این رویداد کیهانی نادر است. 

منبع:فوت و فن