ستاره‌شناسان چیزی شگفت‌انگیز پشت هفت‌خواهر کشف کرده‌اند
ستاره‌شناسان مدت‌هاست که هفت‌خواهر – «هفت خواهر» پرنور در صورت‌فلکی ثور – را به‌عنوان یک خوشهٔ ستاره‌ای فشرده و به‌خوبی مطالعه‌شده می‌دانند.
مطالعه‌ای جدید که توسط پژوهشگرانی از دانشگاه کارولینای شمالی در چپل هیل هدایت می‌شود، نشان می‌دهد که هفت‌خواهر در واقع هستهٔ فشردهٔ یک مجتمع گستردهٔ ستاره‌ای است که تقریباً ۲,۰۰۰ سال‌نوری را در بر می‌گیرد.
با ترکیب داده‌های تلسکوپ فضایی و طیف‌سنجی‌های زمینی، تیم یک جمعیت مرتبط و بسیار بزرگ‌تر را نقشه‌برداری کرده‌اند که آن را «مجتمع بزرگ‌تر هفت‌خواهر» می‌نامند.
ستارگان از خانواده‌شان دور می‌شوند
ستارگان در ابرهای سرد گاز و غبار به‌وجود می‌آیند. وقتی بخشی از این ابرها فرو می‌ریزند، خوشه‌های جدیدی از ستارگان شکل می‌گیرد که اغلب به‌صورت یکباره، تعداد زیادی خواهر و برادر ستاره‌ای تولید می‌کند.
به مدت ده‌ها تا صدها میلیون سال، جاذبه این خواهران را به‌صورتی سست به‌هم می‌پیوندد، در حالی که بادهای ستاره‌ای و تابش، گازهای اولیهٔ آن‌ها را به‌دور می‌کشد.
با گذشت زمان، این گروه در کهکشانی پراکنده می‌شود. پس از اینکه ستارگان دور و هم مخلوط می‌شوند، پیگیری روابط خونی آن‌ها به‌ویژه پس از صد میلیون سال یا بیشتر پس از تولد، کاری به‌شدت دشوار می‌شود.
چرخش به‌عنوان زمان‌سنج کیهانی
کلید بازآوری این خانواده‌های ستاره‌ای، سن است و این گروه بر سرنخی قدرتمند و مبتنی بر فیزیک تکیه کرد: ستارگان با پیر شدن، به‌تدریج سرعت چرخششان کاهش می‌یابد.
ماهوارهٔ TESS نسا، که برای کشف افت‌های کوچک نور ستاره‌ای ناشی از عبور سیارات فراخورشیدی طراحی شده است، همچنین تغییرات دوره‌ای روشنایی ناشی از لکه‌های ستاره‌ای را اندازه‌گیری می‌کند که دورهٔ چرخش را آشکار می‌سازد.
اگر این «ساعت‌های ستاره‌ای» را با اندازه‌گیری‌های دقیق موقعیت و حرکت‌های ماهوارهٔ Gaia (آژانس فضایی اروپا) ترکیب کنید، می‌توانید ستارگان هم‌عصر را که همچنان در فضا با هم حرکت می‌کنند، شناسایی کنید، حتی پس از اینکه خوشهٔ آن‌ها در آسمان پخش شده باشد.
سه مأموریت، یک تصویر
دکتر لوک بومه، یکی از هم‌نویسندگان این مطالعه، پژوهشگر پسادکتری کارنِژی در رصدخانه‌های پاسادنا است.
دکتر بومه و همکارانش دوره‌های چرخشی به دست آمده از TESS، کینماتیک از داده‌های Gaia و اثرهای شیمیایی از نظرسنجی دیجیتال اسلون (SDSS) را ترکیب کردند.
گروه ستارگانی را که حرکت، سن و ترکیب شیمیایی مشترکی داشتند، علامت‌گذاری کرد. این سه خط شواهد مستقل به منشاء مشترک اشاره داشتند.
تحقیق نشان می‌دهد که خوشهٔ کلاسیک هفت‌خواهر در قلب ساختاری بسیار بزرگ‌تر قرار دارد که تقریباً ۱,۹۵۰ سال‌نوری را در بر می‌گیرد.
دکتر بومه گفت: «ما این ساختار را «مجتمع بزرگ‌تر هفت‌خواهر» می‌نامیم. این ساختار حداقل شامل سه گروه ستاره‌ای شناخته‌شدهٔ پیشین است و احتمالاً دو گروه دیگر نیز در آن وجود دارد.»
دکتر بومه افزود: «ما توانستیم مشخص کنیم که اکثر اعضای این ساختار از یک نهان‌گاه ستاره‌ای عظیم استخراج شده‌اند.»
شیمی، شباهت خانوادگی را تأیید می‌کند
ستارگان متولد شدهٔ مشترک، همان ترکیب عناصر را از ابر اولیهٔ خود به ارث می‌برند. با بهره‌گیری از داده‌های طیفی جدید SDSS، تیم نشان داد که اعضای پیشنهادی «مجتمع بزرگ‌تر هفت‌خواهر» توزیع عناصر مشابهی دارند.
این پیوند شیمیایی، همراه با سن‌های به‌دست آمده از چرخش و کینماتیک داده‌های Gaia، ادعای اینکه این ستارگان قبلاً به‌طور خیلی نزدیک‌تری در یک ناحیه فشرده قرار داشته‌اند و سپس توسط جزر و مدهای کهکشانی و حرکات تصادفی از هم جدا شده‌اند، را تقویت می‌کند.
سرهم کردن پازل
به‌تنهایی، هیچ‌یک از این مجموعه‌داده‌ها نمی‌توانستند تمام داستان را بازگو کنند. نقشهٔ آسمانی Gaia بسیار دقیق است اما نسبت به سن بی‌تفاوت است.
دوره‌های چرخشی TESS می‌توانند سن ستارگان را تعیین کنند، اما مدارهای آن‌ها را فاش نمی‌سازند. طیف‌ها شیمی را نشان می‌دهند ولی حرکات را؛ اما ترکیب این داده‌ها می‌تواند نیاهای ستارگان را آشکار سازد.
آندرو بویل، نخستین نویسندهٔ این مطالعه، اشاره کرد که تنها با ترکیب داده‌های Gaia، TESS و SDSS تیم او توانست با اطمینان اعضای جدیدی از هفت‌خواهر را شناسایی کند.
بویل گفت: «به‌تنهایی، داده‌های هر مأموریت برای بازنمایی کامل ساختار کافی نبودند.»
او افزود: «اما هنگامی‌که این داده‌ها را ادغام کردیم — حرکت‌های ستاره‌ای از Gaia، دوران‌ها از TESS و شیمی از SDSS — تصویری منسجم پدیدار شد. این کار شبیه به سرهم کردن یک پازل بود که هر مجموعه‌داده قطعه‌ای متفاوت از پازل بزرگ‌تر را فراهم می‌کرد.»
نگاهی نو به هفت‌خواهر
هفت‌خواهر برای هزاران سال بخشی اساسی از اساطیر آسمانی بوده و به‌عنوان یک معیار در ستاره‌شناسی مدرن برای فاصله‌ها، سن‌ها و فیزیک ستارگان عمل کرده است.
دوباره‌نگری آن‌ها به‌عنوان مرکز درخشان یک مجموعهٔ بزرگ‌تر و هم‌عصر، نحوهٔ بازسازی محیط تولد خوشه و سیر تکاملی آن را برای ستاره‌شناسان تغییر می‌دهد.
این تحقیق همچنین الگوی محکمی برای یافتن سایر خانواده‌های ستاره‌ای پراکنده که در دل راه شیری به‌سادگی مخفی هستند، ارائه می‌دهد.
بازآوری خانواده‌های بی‌شمار ستاره‌ای
از آنجا که سرعت چرخش برای ستارگان مشابه خورشید به‌صورت پیش‌بینی‌پذیر با افزایش سن کاهش می‌یابد، رویکرد تیم به‌صورت نظری می‌تواند تعداد عظیمی از ستارگان را تاریخ‌گذاری کرده و آن‌ها را بر اساس منشاء مشترک گروه‌بندی کند.
با ادامهٔ بازدید TESS از بخش‌های وسیع آسمان، بهبود دقیق‌تر حرکات توسط Gaia در نسخه‌های آیندهٔ داده‌ها، و گسترش جدول شیمی‌گریای SDSS، ترکیب سه‌گانهٔ چرخش‑کینماتیک‑شیمی می‌تواند ساختارهای بزرگ‌تر ستاره‌ای متعددی را کشف کند.
دکتر بومه گفت: «هفت‌خواهر از زمان قدیم نقش مرکزی در مشاهدات انسان از ستارگان داشته است. این پژوهش گامی بزرگ به سمت درک چگونگی تغییر هفت‌خواهر از زمان تولدش، که تقریباً صد میلیون سال پیش بوده، نمایان می‌سازد.»
در آینده، همین روش می‌تواند صدها هزار ستاره در ناحیهٔ نزدیک کهکشانی ما را تاریخ‌گذاری کند، در حالی که خانواده‌های بی‌شمار ستاره‌ای که مدت‌ها گمشده می‌دانستند، بازآوری می‌کند.
این مطالعه در مجلهٔ اخترفیزیک منتشر شده است.