ستاره‌شناسان یک جریان ستاره‌ای خانوادگی را در کهکشان راه شیری یافتند

امیر نیک‌رو

۱۰ آذر ۱۴۰۳ | ۱۱:۳۳ زمان مورد نیاز برای مطالعه: ۴ دقیقه

پدیده‌های آسمانی همیشه در کانون توجه قرار دارند اما شناسایی ویژگی‌های برخی از آن‌ها از جمله جریان ستاره‌ای می‌تواند نیاز به فعالیت زیادی داشته باشد. اکنون یکی از این جریان‌ها بیشتر هم توجه دانشمندان را به خود جلب کرده است: «تیا 456» که ستاره‌های آن در یک زمان متولد شده‌اند و متعلق به یک خانواده‌اند.

جریان ستاره‌ای یک الگوی خطی نادر از ستارگان است که ستاره‌های آن به هم مرتبطند اما مانند یک خوشه‌ی شناخته شده به شکل توده‌ای انبوه نیستند. در کهکشان راه شیری 8 هزار و 292 جریان ستاره‌ای وجود دارد که به‌تازگی کشف شده‌اند و با نام «تیا» (Theia) شناخته می‌شوند. اما چیز دیگری هم تیا 456 را خاص می‌کند. پس از ترکیب چندین مجموعه داده‌ی گرفته شده توسط تلسکوپ فضایی گایا، تیمی از اخترفیزیکدان دریافتند که همه‌ی 468 ستاره‌ی موجود در تیا 456 در یک زمان متولد شده‌اند و در یک جهت در آسمان حرکت می‌کنند.

به کمک گایا، بهترین نقشه‌ی راه شیری تهیه شد

بررسی جریان‌های ستاره‌ای پنهان

«جف اندروز» (Jeff Andrews) اخترفیزیکدان دانشگاه نورث وسترن و یکی از این محققان درباره‌ی این جریان ستاره‌ای گفت: «بیشتر ستاره‌های خوشه‌های ستاره‌ای هم‌زمان تشکیل می‌شوند. اما موضوع هیجان‌انگیز درباره‌ی تیا 456 این است که مجموعه‌ای کوچک از ستاره‌های کنار هم قرار گرفته نیست بلکه یک مجموعه‌ی طولانی و کشیده است. جریان‌های نسبتا کمی وجود دارند که نزدیک به ما، جوان و بسیار پراکنده باشند.»

این پژوهش که نتایج آن این هفته در نشست انجمن نجوم آمریکا ارائه شد، با همکاری اخترفیزیکدانان، «مارسل آگوئروس» (Marcel Agüeros) و «جیسون کرتیس» (Jason Curtis) از دانشگاه کلمبیا، «خولیو چانم» (Julio Chanamé) از دانشگاه کاتولیک پاپی شیلی، «سیمون شولر» (Simon Schuler) از دانشگاه تامپا و «کوین کووی» (Kevin Covey) و «مارینا کونکل» (Marina Kounkel) از دانشگاه واشنگتن غربی انجام شده است.

هرچند مدت‌هاست محققان می‌دانند که ستاره‌ها به صورت گروهی تشکیل می‌شوند، اما بیشتر خوشه‌های شناخته شده، کروی هستند. اخترفیزیک‌دانان فقط به تازگی شروع به یافتن الگوهای جدید در کیهان کرده‌اند. آن‌ها معتقدند که رشته‌های بلند ستاره‌ها زمانی خوشه‌های کوچکی بوده‌اند که به تدریج از هم جدا شده و توسط نیروهای جزر و مدی کشیده شده‌اند.

عکسی از خوشه‌ی پروین به عنوان یک خوشه‌ی ستاره‌ای باز معمولی

عکسی از خوشه‌ی پروین به عنوان یک خوشه‌ی ستاره‌ای باز عادی
Credit: Fred Espenak

قمرهای اقیانوسی مشتری باعث افزایش جزر و مد یکدیگر می‌شوند

اندروز گفت: «پیشرفت ابزار دقیق، فناوری و توانایی استخراج داده‌ها باعث شده که بفهمیم ستارگان در ساختارهای بیشتری نسبت به توده‌های شناخته شده وجود دارند و اغلب چنین جریان‌هایی را در آسمان تشکیل می‌دهند. اگرچه ده‌ها سال است که درباره‌ی آن‌ها اطلاعات داریم، اما یافتن جریان‌های پنهان را در سال‌های اخیر آغاز کرده‌ایم.»

بیشتر جریان‌های ستاره‌ای توسط تلسکوپ‌هایی که فراتر از راه شیری را نشانه رفته‌اند، در نقاط دیگر کیهان یافت شده‌اند. اما تیا 456 یکی از همین جریان‌های ستاره‌ای پنهان است که تا بیش از 500 سال نوری امتداد دارد. این جریان ستاره‌ای در صفحه‌ی کهکشانی راه شیری قرار گرفته و به‌راحتی در پس‌زمینه‌ی 400 میلیارد ستاره‌ی کهکشان گم می‌شود.

اندروز گفت: «ما بیشتر تمایل داریم که تلسکوپ‌های خود را به جهات دیگری متمرکز کنیم که یافتن این اجرام کیهانی آسان‌تر است. اکنون در حال یافتن این جریان‌ها در کهکشان خودمان هستیم. چیزی که مانند یافتن سوزن در انبار کاه یا درباره‌ی این نمونه‌ی خاص، شبیه به یافتن یک موج در اقیانوس است.»

طرح‌واره‌ای از شیوه‌ی قرارگیری تیا 456 در صفحه‌ی کهکشان راه شیری
Credit: Cosmos

شناسایی با روش‌های علوم داده

در حقیقت شناسایی و بررسی این ساختارهای غول‌پیکر یک چالش علم داده محسوب می‌شود. الگوریتم‌های هوش مصنوعی مجموعه‌های عظیمی از داده‌های ستاره‌ای را برای یافتن این ساختارها با هم ترکیب می‌کنند. سپس به کمک الگوریتم‌های دیگری، این داده‌ها با با کاتالوگ‌های موجود که به فراوانی آهن در ستارگان اختصاص دارند، مقایسه می‌شوند.

اندروز و تیم او دریافتند که 468 ستاره‌ی تیا 456 دارای فراوانی آهن یکسان هستند و این نشان می‌دهد که احتمالا این ستاره‌ها 100 میلیون سال پیش با هم تشکیل شده‌اند. اما پژوهشگران شواهد بیشتری هم به این یافته افزودند. آن‌ها مجموعه داده‌ای از منحنی‌های نوری را بررسی کردند که شیوه‌ی تغییر روشنایی این ستارگان را در طول زمان نشان می‌دهد. آگروس گفت: «این روش می‌تواند برای اندازه‌گیری سرعت چرخش ستاره‌ها استفاده شود تا ستاره‌های با سن یکسان باید الگوی متمایزی در میزان چرخش خود نشان دهند.»

با کمک داده‌های حاصل از «ماهواره‌ی نقشه‌بردار فراخورشیدی گذران» (Transiting Exoplanet Survey Satellite) ناسا و «تاسیسات گذر تسوئیکی» (Zwicky Transient Facility) که هر دو منحنی‌های نوری ستارگان موجود در تیا 456 را تهیه کرده‌اند، اندروز و همکارانش یکسان بودن سن ستاره‌های موجود در این جریان ستاره‌ای را تأیید کردند. این تیم همچنین دریافت که ستاره‌های این جریان با هم در یک جهت حرکت می‌کنند.

اندروز گفت: «اگر بدانید که روند حرکت ستاره‌ها چگونه است، می‌توانید (با برون‌یابی) این روند را به عقب شبیه‌سازی کنید و دریابید که این ستاره‌ها از کجا آمده‌اند. همان‌طور که ما این روند را به عقب پیش می‌بردیم، ستاره‌ها به هم نزدیک و نزدیک‌تر می‌شدند. بنابراین، ما فکر می‌کنیم همه‌ی این ستاره‌ها با هم متولد شده‌اند و یک منشا معمول مشترک دارند.»

او خاطرنشان کرد: «ترکیب مجموعه داده‌ها و داده‌کاوی برای درک جهان پیرامون ما ضروری است. فقط با کمک یک مجموعه داده است که می‌توانید تا این مرحله پیش بروید. وقتی مجموعه‌های داده را با هم ترکیب و بررسی می‌کنید، درک بسیار جامع‌تری از آنچه در کیهان وجود دارد، به‌دست می‌دهد.»