داستان غول و کوتوله؛ کشف سیاره‌ای غول‌پیکر به دور یک کوتوله سفید
پژوهشگران به تازگی و با استفاده از تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) موفق به کشف یک سیاره فراخورشیدی غول‌پیکر به دور یک ستاره کوتوله سفید شده‌اند. این اولین سیاره بزرگی است که اخترشناسان به دور یک کوتوله سفید مشاهده کرده‌اند.
ماجرای کشف این سیاره فراخورشیدی از بررسی داده‌های سامانه نقشه‌برداری تمام‌آسمان SDSS آغاز شد. اخترشناسان در پژوهشی به بررسی هفت هزار کوتوله سفید مشغول شدند که در تصاویر این تلسکوپ ثبت شده بود. در این میان یک ستاره شبیه به هیچ‌کدام از کوتوله‌های سفید دیگر نبود.
اخترشناسان در بررسی‌های‌شان مقادیری از عناصری را در این کوتوله سفید یافتند که پیش از این هرگز در ستاره‌های مشابه دیگر مشاهده نشده بود. به این ترتیب این ستاره که WDJ0914+1914 نام دارد توجه دانشمندان را به خود جلب کرد.
اخترشناسان در ادامه راه و برای کسب داده‌های دقیق‌تر از «تلسکوپ بسیار بزرگ» که در صحرای آتاکامای شیلی قرار دارد استفاده کردند. رصدهای تکمیلی با کمک این تلسکوپ وجود عناصر هیدروژن، اکسیژن و گوگرد را در این ستاره تایید کرد. طیف‌سنجی‌های دقیق‌تر اما نشان داد که این عناصر در قرصی از گاز قرار دارند که به دور ستاره در حال چرخش است و مربوط به خود کوتوله سفید نیست.
به این ترتیب دانشمندان پس از چند هفته بررسی به این نتیجه رسیدند که تنها راه شکل‌گیری چنین قرصی به دور این کوتوله سفید بخار شدن جو یک سیاره غول‌پیکر است.
کشف سیاره ناپیدا
مقادیر آشکارشده از عناصر هیدروژن، اکسیژن و گوگرد مشابه آن چیزی است که در لایه‌های عمیق جو سیارات غول‌پیکر یخی، مانند نپتون و اورانوس، وجود دارد. اگر چنین سیاره‌ای به دور یک کوتوله سفید داغ وجود داشته باشد، به مرور و با تابش فرابنفش شدید کوتوله سفید جو خود را از دست خواهد داد. بخشی از گازهایی که از جو سیاره به بیرون پرتاب می‌شوند هم در نهایت در دیسکی به دور کوتوله سفید قرار می‌گیرند. و به نظر این همان فرآیندی است که ما در ستاره WDJ0914+1914 می‌بینیم.
با ترکیب داده‌های رصدی و مدل‌های نظری این گروه از اخترشناسان به اطلاعات بیشتری از این سامانه دست پیدا کردند. ستاره کوتوله سفیدی که در این سامانه قرار دارد ستاره‌ای کوچک است که دمای آن به ۲۸ هزار درجه سانتی‌گراد، یعنی پنج برابر دمای خورشید، می‌رسد. در مقابل اما سیاره این منظومه سرد و بزرگ است و اندازه‌اش دو برابر اندازه‌ی ستاره مادر است. البته با توجه به چگالی بسیار بالای کوتوله‌های سفید جرم ستاره مادر از جرم سیاره بسیار بیشتر است.
فاصله‌ی این سیاره از ستاره مادر این منظومه بسیار کم است و این سیاره تنها در ده روز یک بار به دور این ستاره می‌گردد. همین فاصله کم باعث شده که تابش کوتوله سفید به مرور جو سیاره را از بین ببرد.
کوتوله‌های سفید چگونه شکل می‌گیرند؟
ستاره‌های خورشیدمانند از طریق واکنش همجوشی هسته‌ای و سوزاندن هیدروژن در هسته‌شان انرژی تولید می‌کنند. زمانی که هیدروژن در این ستاره‌ها به پایان می‌رسد ستاره بر اثر فرآیندهایی به غول سرخ تبدیل می‌شود و اندازه‌اش صدها برابر می‌شود. در این مرحله سیاره‌هایی که در نزدیکی ستاره قرار دارند توسط غول سرخ بلعیده می‌شوند. در منظومه شمسی ما و چیزی در حدود پنج میلیارد سال بعد این اتفاق رخ خواهد داد و سیارات عطارد، زهره و حتی زمین از بین خواهند رفت.
در ادامه روند تکامل ستاره‌های خورشیدمانند با از دست رفتن بخش‌های بیرونی ستاره تنها هسته باقی می‌ماند. ستاره‌ای کوچک و البته با دمای بالا که به کوتوله سفید معروف است. کوتوله‌های سفید کماکان می‌توانند میزبان سیارات باشند و اخترشناسان احتمال می‌دهند تعداد زیادی از این منظومه‌های ستاره‌ای در کهکشان ما وجود داشته باشند.
با این حال اخترشناسان تا کنون موفق به کشف سیاره‌ای غول‌پیگر به دور یک کوتوله سفید نشده بودند. کشف سیاره‌ای فراخورشیدی به دور ستاره WDJ0914+1914 که در فاصله ۱۵۰۰ سال نوری از ما قرار دارد ممکن است اولین نمونه از سیارات پرتعداد مشابه باشد.
پژوهش‌ها نشان می‌دهد فاصله‌ی این سیاره فراخورشیدی از کوتوله سفید تنها ۱۰ میلیون کیلومتر، یعنی حدود پانزده برابر شعاع خورشید، است. این نکته عجیبی است چرا که در زمان تبدیل شدن ستاره مادر این منظومه به غول سرخ این سیاره باید از بین می‌رفت.
پژوهشگران احتمال می‌دهند که این سیاره پس از تبدیل شدن ستاره مادر این منظومه به یک کوتوله سفید و در اثر برهم‌کنش‌های گرانشی به نزدیکی این ستاره نقل مکان کرده است. اگر چنین فرآیندی رخ داده باشد احتمال وجود سیارات فراخورشیدی دیگر در این سامانه، که احتمالا در مدار سیاره کشف شده تاثیر گذاشته‌اند، زیاد است.
چندی پیش نیز اخترشناسان موفق به کشف سیاره‌ای غول‌پیکر به دور یک کوتوله سرخ شدند. تنوع در دنیای سیارات فراخورشیدی بسیار زیاد است و کشف اخیر اخترشناسان اثبات دیگری بر این مسئله بود. دنیاهای کوچک و بزرگی که به دور انواع مختلف ستاره‌ها و حتی احتمالا سیاهچاله‌ها قرار دارند و در سال‌های اخیر توجه بسیاری از دانشمندان و مردم را به خود جلب کرده‌اند.
عکس کاور: طرحی گرافیکی از منظومه WDJ0914+1914
Credit: ESO/M. Kornmesser
