برخورد نزدیک دو ستارهٔ گرم چند میلیون سال پیش، ردپایی در حوالی سامانه خورشیدی ما به جا گذاشت

حدود ۴٫۵ میلیون سال پیش، دو ستارهٔ بزرگ و گرم به‌طرزی جذاب به خورشید زمین نزدیک شدند. آن‌ها ردپایی در ابرهای گاز و غباری که در اطراف سامانه‌ خورشیدی ما می‌چرخند، به‌جا گذاشتند—همچون بوی عطری که پس از خروج کسی از فضا به‌مانده باشد.

این یکی از یافته‌های پژوهش جدیدی است که به رهبری مایکل شُل، اخترفیزیک‌دانی از دانشگاه کالورادو بولدر، انجام شد و در ۲۴ نوامبر در مجلهٔ اخترفیزیک (The Astrophysical Journal) منتشر شد.

این مطالعه نوری تازه بر جزئیات همسایگی زمین در فضا می‌تاباند.

سامانهٔ خورشیدی زمین توسط آنچه دانشمندان «ابرهای بین‌ستاره‌ای محلی» می‌نامند، احاطه شده است. این توده‌های نازک گاز و غبار عمدتاً از اتم‌های هیدروژن و هلیوم تشکیل شده‌اند و از یک سر تا سر دیگر حدود ۳۰ سال نوری (تقریباً ۱۷۵‌تریلیون مایل) را پوشش می‌دهند.

اگر از این بنگریم، خورشید ما در ناحیه‌ای از کهکشان به نام «حباب گرم محلی» واقع شده است که در آن گاز و غبار نسبتاً کم هستند.

شُل خاطرنشان کرد که درک این ویژگی‌ها مهم است، زیرا ممکن است طی میلیون‌ها سال بر تکامل حیات در زمین تأثیرگذار بوده باشند.

«اینکه خورشید در میان این مجموعهٔ ابرها قرار دارد که می‌توانند ما را از تابش یونیزان محافظت کنند، ممکن است بخشی مهم از عواملی باشد که امروز زمین را قابل سکونت می‌سازند»، گفت شُل، استاد بازنشستهٔ دپارتمان اخترفیزیک و علوم سیاره‌ای در دانشگاه کولورادو بولدر.

در پژوهش جدید، او و همکارانش از یک سری معادلات یا مدل‌ها برای فهرست‌گذاری نیروهایی که در طول زمان گوشهٔ کهکشانی ما را شکل داده‌اند، بهره گرفتند.

گروه به‌طور خاص دو ستارهٔ اپسیلون و بتا Canis Majoris را بررسی کرد.

امروز این ستارگان در پای جلویی و عقبِ صورت‌فلکی سگ بزرگ (Canis Major)، یا «سگ عظیم» قرار دارند. برآوردهای تیم نشان می‌دهد که این ستارگان حدود ۴٫۴ میلیون سال پیش، در فاصله‌ای حدود ۳۰ تا ۳۵ سال نوری از خورشید ما عبور کرده‌اند؛ که در مقیاس کیهانی یک برخورد نزدیک محسوب می‌شود.

در این مسیر، این ستارگان که بسیار گرم‌تر از خورشید هستند، تابش فرابنفش قدرتمندی ساطع کردند. این تابش «یونیزه» ابرهای محلی را، به‌طوری که الکترون‌ها را از اتم‌های هیدروژن و هلیوم جدا کرد و آن‌ها را با بار مثبت باقی گذاشت—ردی که دانشمندان هنوز امروز می‌توانند مشاهده کنند.

«اگر به ۴٫۴ میلیون سال پیش برگردیم، این دو ستاره تقریباً چهار تا شش برابر درخشندگی سیریوس امروز داشتند؛ بی‌شک روشن‌ترین ستارگان آسمان بودند»، گفت شُل.

پازل جورچینی

این پژوهش به عمق معمایی می‌پردازد که دهه‌ها دانشمندان را سردرگم کرده است.

زمانی که پژوهشگران برای اولین بار، چند دهه پیش، به ناحیه‌ای از فضا فراتر از سامانه خورشیدی‌مان—از جمله با تلسکوپ فضایی هابل—نگاه کردند، چیز عجیبی کشف کردند: تقریباً ۲۰٪ از اتم‌های هیدروژن و ۴۰٪ از اتم‌های هلیوم در ابرهای محلی یونیزه شده بودند؛ به‌ویژه مقدار هلیوم یونیزه شده به‌نظر می‌رسید که به‌طور غیرعادی بالا باشد.

در مطالعهٔ حاضر، شُل و همکارانش قصد داشتند فهرستی از پدیده‌های آسمانی که ممکن است به این یونیزاسیون کمک کرده باشند، تهیه کنند.

تیم زمانی را به عقب بازگرداند تا شبیه‌سازی کند که همسایگی زمین چند میلیون سال پیش چگونه بوده است—وظیفه‌ای دشوار، که بخشی از آن به‌دلیل این است که خورشید با سرعت ۵۸٬۰۰۰ مایل در ساعت در حال عبور از گازهای محلی در کهکشان است.

«این شبیه یک پازل جورچینی است که تمام قطعات مختلف در حال حرکتند»، شُل گفت. «خورشید در حال حرکت است. ستارگان به سرعت از ما دور می‌شوند. ابرها نیز به‌تدریج دور می‌شوند.»

گروه گزارش می‌دهد که حداقل شش منبع ممکن است به یونیزه کردن ابرهای اطراف سامانه‌ خورشیدی ما کمک کرده باشند. این منابع شامل سه ستارهٔ کوتولهٔ سفید کوچک هستند. خود حباب گرم نیز ممکن است نقش ایفا کرده باشد.

شُل توضیح داد که این خلأ فضایی احتمالاً توسط ۱۰ تا ۲۰ ستاره‌ای که به‌صورت ابرنواخوشی دچار شده‌اند، ایجاد شده است—مانند دمیدن حباب در لیوانی شیر. این انفجارها گاز داخل حباب گرم را گرم کردند. این گازهای داغ تا به امروز همچنان پرتوهای فرابنفش و اشعهٔ ایکس ساطع می‌کنند که ابرهای اطراف سامانه خورشیدی زمین را گرم می‌سازند.

احساس گرما

احتمالاً اپسیلون و بتا Canis Majoris به همان اندازه که گاز گرم در حباب محلی نقش دارد، در یونیزه‌سازی ابرهای محلی خورشید مشارکت داشته‌اند.

این ستارگان، که امروز بیش از ۴۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارند، ستارگان نوع B هستند که معمولاً به‌سرعت و به‌شدت می‌سوزند. اپسیلون و بتا Canis Majoris حداکثر فقط ۲۰ میلیون سال می‌سوزند. آن‌ها حدود ۱۳ برابر جرم خورشید ما دارند و دمای سطحشان به‌ترتیب حدود ۳۸٬۰۰۰ و ۴۵٬۰۰۰ درجه فارنهایت است—در مقایسه، خورشید که حدود ۱۰٬۰۰۰ درجه فارنهایت دارد، خنک به نظر می‌رسد.

شُل خاطرنشان کرد که یونیزه شدن ابرهای محلی احتمالاً در طول میلیون‌ها سال ناپدید خواهد شد، چرا که این اتم‌های با بار مثبت در فضا الکترون‌های پراکنده را جذب می‌کنند.

اپسیلون و بتا Canis Majoris خود زمان زیادی ندارند. شُل تخمین می‌زند که این ستارگان در چند میلیون سال آینده سوخت خود را تمام کرده و به‌صورت ابرنواخوشی می‌انجامند.

شُل گفت که این ستارگان خطر خاصی برای زمین ایجاد نخواهند کرد، اما نمایش نورانی چشمگیری تولید خواهند کرد—اگر کسی در آن زمان بتواند آن را ببیند.

«یک ابرنواخوشی که این‌قدر نزدیک می‌سوزد، آسمان را روشن می‌کند»، گفت او. «بسیار، بسیار روشن خواهد بود، اما به‌اندازه‌ای دور است که کشنده نخواهد بود.»

از میان نویسندگان مشترک این مطالعه می‌توان به Rachel Curran از University of North Carolina؛ Michael Topping از University of Arizona؛ و Jonathan Slavin از Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics اشاره کرد.

اطلاعات بیشتر: J. Michael Shull et al, Ionization Sources of the Local Interstellar Clouds: Two B Stars, Three White Dwarfs, and the Local Hot Bubble, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/ae10a6

اطلاعات نشریه: Astrophysical Journal