57 روش برای ضبط یک ستارهٔ در حال مردن: ستارهشناسان نگاهی به سرنوشتی که خورشید ما هنگام مرگ خواهد داشت میاندازند
“با ALMA، اکنون میتوانیم جو یک ستارهٔ در حال مردن را با وضوحی مشابه آنچه برای خورشید انجام میدهیم، مشاهده کنیم.”
ستارهشناسان ۵۷ «چهره» مختلف از یک ستارهٔ دوردست در حال انفجار را با استفاده از مولکولهای متفاوت مشاهده کردهاند تا تصویری متغیر از مرگ ستاره و تأثیر آن بر محیط اطراف بهدست آورند. این تحقیق میتواند پیشبینی جامعتری از سرنوشتی که خورشید ما حدود ۵ میلیارد سال دیگر هنگام آغاز فرایند مرگ خود و تبدیل به یک غول سرخ خواهد گرفت و سیارات داخلی، از جمله زمین، را در بر میگیرد، ارائه دهد.
مشاهدات با استفاده از آرایهٔ بزرگ میلیمتری/سابمیلیمتری آتاکاما (ALMA) انجام شد؛ مجموعهای از ۶۶ آنتن رادیویی در شمال شیلی که با هم بزرگترین پروژهٔ نجومی موجود را تشکیل میدهند.
ستارهٔ در حال مردنی که توسط ALMA و با همکاری دوربین بسیار بزرگ (VLT) مورد بررسی قرار میگیرد، W Hydrae است؛ یک غول سرخ یا ستارهٔ AGB که ۳۲۰ سال نوری از زمین فاصله دارد. ALMA این غول سرخ را به شیوهای کاملاً نوین با مشاهده انتشار و جذب نور توسط ۵۷ مولکول مختلف، که بهعنوان خطوط طیفی شناخته میشوند، بررسی کرد؛ هر کدام لایهای متفاوت از جو پرآشوب و خشن W Hydrae را نشان میدهند.
مولکولهای مختلف داستان متفاوتی دربارهٔ ستارگان در حال مرگ میگویند
حساسیت استثنائی ALMA که قادر است معادل تصویربرداری از یک دانه برنج در فاصلهٔ ۶.۲ مایل (۱۰ کیلومتر) را ضبط کند، به تیم امکان داد تا ساختارهای متغیر داخل غول سرخ و جو آن را ببینند. این ساختارها شامل «تودهها، قوسها و پرکارها» بودند که بسته به مولکول مورد مطالعه متفاوت میشدند. مولکولهای مختلف چشماندازهای منحصر بهفردی از W Hydrae ارائه میدهند زیرا خطوط طیفی که توسط ALMA مشاهده میشوند، همان «اثرانگشت» نوری مواد شیمیایی مختلف، در شرایط متفاوتی شکل میگیرند.
هنگامی که در این خطوط طیفی مختلف مشاهده شد، غول سرخ به اندازههای بسیار بزرگتری نسبت به حالت اولیهاش فراگرفت. در واقع، اگر این ستاره در همان نقطهای که خورشید در منظومهٔ شمسی قرار دارد، قرار گیرد، لایههای بیرونی آن سیارات تا مدار مریخ را در بر میگیرند. این نواحی گسترش یافته به شکل ابرهایی ظاهر میشوند که توسط شوکها، نوسانها و انتقال حرارت از ستارهٔ مرکزی شکل میگیرند.
یکی از برجستهترین نکات نتایج تیم، کشف مولکولهای مشاهدهشده و گرد و غبار تازهمتولد شد که هنگام مقایسه نتایج ALMA با دادههای جمعآوریشده توسط ابزار SPHEREِ VLT به دست آمد. این واقعیت که دو مجموعهٔ مشاهدات تنها با فاصلهٔ نهروزهٔ یکدیگر انجام گردید، به تیم امکان داد تا شیمی گاز را با تشکیل گرد و غبار در زمان واقعی پیوند بزند. تیم دریافت که مولکولهایی نظیر سیلیکون مونوکسید، بخار آب و آلومینیوم مونوکسید دقیقاً در همان جاهایی ظاهر میشوند که ابرهای گرد و غبار گرهدار در دادههای VLT دیده شدهاند؛ این نشان میدهد که این مواد شیمیایی بهطور مستقیم در تشکیل ذرات گرد و غبار نقش دارند.
آنها همچنین دریافتند که مولکولهای دیگری نظیر سولفور مونوکسید، سولفور دیاکسید، تیتانیوم اکسید و احتمالاً تیتانیوم دیاکسید در برخی نواحی اطراف W Hydrae با گرد و غبار همپوشانی دارند و ممکن است از طریق شیمی ناشی از شوک، به تشکیل گرد و غبار کمک کنند. از سوی دیگر، مولکولهایی همچون سیانید هیدروژن در نزدیکی ستاره تشکیل میشوند اما بهنظر نمیرسد که بهطور مستقیم در تشکیل گرد و غبار مشارکت داشته باشند.
W Hydrae همچنین میتواند بهعنوان یک «کریستالبال» علمی عمل کرده و پیشنمایشی از سرنوشت خورشید و چگونگی غنیسازی حیاط کیهانی ما با موادی که برای شکلگیری ستارگان جدید، سیارات و حتی حیات ضروری هستند، فراهم کند.
تحقیقات تیم در تاریخ ۲ دسامبر در مجله Astronomy & Astrophysics منتشر شد.