ستاره شناسان ستاره ای را می گیرند که به آرامی یک کوتوله قهوه ای را در فاصله 300 سال نوری از ما می خورد.

توسط جنیفر چو، موسسه فناوری ماساچوست

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

مانند زمین، اکثر اجسام سیاره ای در مدارهای ثابت و جدا از هم دور ستاره خود می چرخند. هنگامی که سیاره ای بیش از حد به ستاره خود نزدیک می شود، این سیستم های همراه می توانند ناگهان تغییر کنند. در چنین برخورد نزدیک، یک ستاره می تواند سیاره را به داخل بکشد و آن را به طور کامل ببلعد.

در سرتاسر کهکشان، اخترشناسان منظومه‌های سیاره‌ای پایدار و جداشده زیادی را دیده‌اند. آنها همچنین تعداد انگشت شماری از ستارگان را مشاهده کرده اند که به سرعت سیاره هایشان را می گیرند. اکنون، برای اولین بار، دانشمندان سیستمی را کشف کرده اند که تعادل عجیبی را بین دو افراط ایجاد می کند. و راه جدیدی را نشان می دهد که ستارگان می توانند با همراهان سیاره ای تعامل داشته باشند.

در مقاله‌ای که امروز در Nature Astronomy منتشر شده است، دانشمندان MIT و جاهای دیگر ستاره‌ای را کشف کرده‌اند که به آرامی روی یک کوتوله قهوه‌ای در حال چرخش نزدیک می‌خورد - یک جرم سیاره‌مانند که از سیاره‌ای پرجرم‌تر است اما به اندازه یک ستاره نیست.

سیستم جدید که ZTF J0440+2325 نام دارد، در کهکشان راه شیری، تقریبا 300 سال نوری از زمین قرار دارد و نشان دهنده اولین مشاهده یک جرم کم است که به آرامی و پیوسته مواد را از یک جرم کم جرم دیگر مصرف می کند.

سرعت تغذیه ستاره از کوتوله قهوه ای نشان می دهد که این آدم خواری ستاره ای کند می تواند صدها هزار یا حتی میلیاردها سال ادامه داشته باشد.

کوین برج، استادیار فیزیک در MIT می‌گوید: «وقتی به ستارگانی فکر می‌کنیم که با سیارات یا کوتوله‌های قهوه‌ای در تعامل هستند، تصویر همیشه این است که ستاره در نهایت چیز دیگری را می‌بلعد». زمانی که خورشید به یک غول سرخ تبدیل شود، این همان اتفاقی است که برای زمین خواهد افتاد. اما در اینجا، ما یک جایگزین پیدا کرده‌ایم: به‌جای بلعیدن آن، ستاره می‌تواند به تدریج آن را برای میلیاردها سال بخورد.

نویسندگان MIT این مطالعه عبارتند از: آرون هاوسلدر، کیتلین شین، سائول راپاپورت، جوهین چاکرابورتی و اما چیکلز، همراه با همکارانی از کلتک، دانشگاه هاوایی، انستیتو د Astrofísica de Canarias و Universidad de Laguna در اسپانیا و مرکز هاروارسون هاروار.

سیستم جدید در ابتدا توسط تاسیسات گذرا Zwicky مشاهده شد. ZTF از دوربینی به عنوان بخشی از تلسکوپ در رصدخانه پالومار در کالیفرنیا استفاده می کند تا آسمان را برای تغییرات سریع در روشنایی اسکن کند، که می تواند وجود یک ابرنواختر، انفجار پرتو گاما یا برخورد ستاره های نوترونی را نشان دهد.

چند سال پیش، برج در حال بررسی داده های ZTF بود که متوجه یک منحنی نور عجیب یا الگوی روشنایی شد. منحنی های نور برای ابرنواخترها شبیه یک منحنی زنگی است که نشان دهنده روشن شدن تدریجی و سپس محو شدن ستاره در حین انفجار است. اما آنچه برج انتخاب کرد بیشتر شبیه مثلثی بود که نه یک بار، بلکه بارها و بارها ظاهر شد.

او به خاطر می‌آورد: «به یاد می‌آورم که ابتدا به این موضوع نگاه کردم و فکر کردم: ستاره‌ها شکل موج‌های مثلثی مانند این نمی‌سازند.

در آن زمان، او و همکارانش روی سیگنال متفاوتی متمرکز بودند که آن را به عنوان یک «دودویی بیوه سیاه» شناسایی کردند - سیستمی که در آن یک ستاره نوترونی بسیار متراکم و در حال چرخش به آرامی ستاره همراه بسیار کوچک‌تری را مصرف می‌کند، شبیه به نحوه بازی همنام عنکبوتی خود با طعمه‌اش.

برج به این فکر کرد که آیا سیگنال مثلث ممکن است از یک بیوه سیاه نیز باشد. اما نور سیگنال گیج کننده بود. در دوتایی‌های بیوه سیاه، به نظر می‌رسد که نور در نتیجه یک جسم بسیار سبک و کم جرم، مانند یک ستاره کوچک همراه، که به دور یک جسم بسیار سنگین‌تر، مانند یک ستاره نوترونی می‌چرخد، می‌لرزد.

برج می‌گوید: «ما این شلاق را اینجا و عقب نمی‌بینیم. "معنی نداشت. ما نمی توانستیم توضیح دهیم که این چیست."

اما آنها تصوری داشتند: آیا سیگنال می تواند از یک سیستم لرزان داوود و جالوت نباشد، بلکه از یک جفت اجسام متعادل تر که هر کدام دارای جرم مشابهی هستند، باشد؟

برج می‌گوید: «اگر به طور کلی جرم کمتری در سیستم داشته باشید، اشیا می‌توانند به آرامی بدون ضربه زدن به جلو و عقب به دور یکدیگر بچرخند. "این ایده بود. اما ما هرگز هیچ مدرکی نداشتیم. و این مثلث عجیب و غریب فقط برای سالها ماندگار شد."

اخیرا، Burdge and Householder، دانشجوی کارشناسی ارشد در بخش زمین، جو و علوم سیاره ای MIT، تصمیم گرفتند که معمای مثلث را دوباره بررسی کنند. آنها از سیگنال اصلی ZTF، محل منبع آن را در کهکشان راه شیری، در فاصله حدود 300 سال نوری از زمین، تعیین کردند. آن ها تلسکوپ های متعددی را روی منبعی که ZTF J0440+2325 نام داشت متمرکز کردند. از این مشاهدات، آنها ویژگی های مختلف منبع، از جمله لرزش آن را اندازه گیری کردند. در مقایسه با بیوه‌های سیاه‌پوست و سایر باینری‌های مشابه، لرزش ZTF J0440+2325 بسیار کوچک‌تر بود، اما بی‌اهمیت نبود.

Householder می‌گوید: «این کلینچر واقعی برای این سیستم بود. "وقتی ما آن لرزش را اندازه‌گیری کردیم، متوجه شدیم که یک بیوه سیاه را نمی‌بینیم. این یک ستاره کم‌جرم بود که توسط یک کوتوله قهوه‌ای به دور آن می‌چرخد. دامنه ارتعاش آنقدر کوچک بود که نمی‌توانست چیز دیگری باشد."

آنها مشخص کردند که ستاره و کوتوله قهوه ای بسیار نزدیک هستند، به طوری که کوتوله قهوه ای هر 87 دقیقه یک بار در مداری که می تواند در قطر خورشید قرار بگیرد دور ستاره می چرخد. هر دو جرم با استانداردهای ستاره ای کوچک هستند. جرم این ستاره حدود 85 برابر مشتری است، در حالی که جرم کوتوله قهوه ای حدود 25 برابر بیشتر است.

با چرخش دو جسم کم جرم در چنین فاصله نزدیک، دانشمندان به این فکر افتادند که آیا یک جسم می تواند مواد را از دیگری بیرون بکشد. چنین فرآیندی که به عنوان برافزایش شناخته می شود، اغلب در اطراف اجرام بسیار پرجرم، هرچند کوچک در اندازه واقعی، مانند سیاهچاله ها و ستاره های نوترونی دیده می شود. هنگامی که یک سیاهچاله برافروخته می شود، یا موادی را از یک جسم بسیار کوچکتر در نزدیکی می کشد، ماده را در یک دیسک به اطراف خود می کشد.

برج توضیح می دهد: «تفاوت در اینجا این است: چیزی که ماده را جذب می کند یک سیاهچاله کوچک نیست، بلکه یک ستاره است که اندازه نسبتا بزرگی دارد. بنابراین، ماده با سرعت بسیار بالا، مانند برخورد سیارکی با ماه، مستقیما به سطح زمین می زند.

این تیم شبیه سازی برافزایش احتمالی را در ZTF J0440+2325 انجام داد. با در نظر گرفتن خواص ستاره و کوتوله قهوه ای، آنها ذرات ماده را روی کوتوله قهوه ای شبیه سازی کردند و این ذرات چگونه باید در طول زمان در منظومه رفتار کنند، طبق قوانین فیزیک و معادلات حرکت.

Householder می‌گوید: «وقتی آن ذرات آزمایشی را دنبال می‌کنیم، می‌بینیم که واقعا روی سطح ستاره می‌افتند. این اولین باری است که ستاره‌ای کم‌جرم را که به‌طور فعال از جسم کم‌جرم دیگری برافراشته می‌شود، گرفتیم.»

علاوه بر این، تیم محاسبه کرد که کوتوله قهوه‌ای باید هر سال با سرعتی معادل 1/100000 جرم زمین، موادی را به ستاره خود تغذیه کند. این حدود 40 میلیون مواد کمپرسی یا تقریبا 1.3 تریلیون یک پوند (0.45 کیلوگرم) بوریتو در هر ثانیه است.

در حالی که ممکن است به نظر می رسد مقدار زیادی ماده در حال از دست دادن است، اما در واقع بخش بسیار کوچکی از کوتوله قهوه ای است. محققان تخمین می زنند که این نرخ در واقع بسیار کند و ثابت است. با توجه به اندازه منظومه، آنها می گویند که این ستاره می تواند برای میلیاردها سال به خوردن غذای آرام کوتوله قهوه ای ادامه دهد.

آنها می گویند که این برافزایش آهسته شبیه یک جریان ثابت از کوتوله قهوه ای به سمت ستاره است. محققان دریافتند که اگر بخواهند منظومه را از دور ببینند، روشنایی منظومه به صورت مثلثی ترسیم می‌شود که کوتوله قهوه‌ای و جریان ماده آن دور ستاره‌اش می‌چرخند.

برج توضیح می دهد: «مثل این است که شما این گلوله آتش پیوسته را روی یکی از اجسام وارد کرده اید، و زمانی که یکی به دور دیگری می چرخد، آن نقطه داغ به داخل و خارج می شود، و اوج سیگنال مثلث زمانی است که درست به توپ آتشین نگاه می کنید.

با حل معمای منحنی نور مثلث، این تیم امیدوار است که سیستم‌های آهسته تغذیه مشابه را در این نزدیکی پیدا کند.

Householder می گوید: «این الهام بخش بسیاری از جستجوهای جدید از سوی ما است. من فکر می‌کنم در مورد روش‌های متفاوتی که سیاره‌ها و کوتوله‌های قهوه‌ای با ستاره‌های میزبان خود تعامل دارند، چیزهای زیادی یاد خواهیم گرفت.»

Aaron Householder و همکاران، انتقال جرم پایدار از یک جرم زیر ستاره ای به یک کوتوله M، Nature Astronomy (2026). DOI: 10.1038/s41550-026-02992-6

ارائه شده توسط موسسه فناوری ماساچوست

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →

این داستان با حسن نیت از MIT News (web.mit.edu/newsoffice/)، یک سایت محبوب که اخبار مربوط به تحقیقات، نوآوری و آموزش MIT را پوشش می دهد، بازنشر شده است.