کشف یک «ستاره زامبی» با پیشینه‌ای تکان‌دهنده
پایگاه سای‌تک‌دیلی با اعلام خبر این اکتشاف، نوشت: برخلاف بیشتر ابرنواخترها که ستاره را به طور کامل نابود می‌کنند، این ستاره خاص توانسته بخشی از ساختار خود را حفظ کند و به زندگی ادامه دهد.
این پدیده نادر، درک دانشمندان از مرگ ستاره‌ها را به چالش کشیده و اسرار جدیدی درباره چگونگی پایان زندگی ستاره‌ها فاش کرده است. این کشف حیرت‌انگیز نشان می‌دهد که برخی ستاره‌ها می‌توانند پس از انفجارهای عظیم ابرنواختری به شکل نوعی زامبی به حیات خود ادامه دهند و دیدگاه‌های سنتی درباره چرخه زندگی ستاره‌ها را متحول کنند.
اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل ناسا یک ستاره غیر عادی کشف کرده‌اند: یک کوتوله سفید عظیم که از ادغام خشن دو ستاره به وجود آمده، نه از مرگ آرام یک ستاره منفرد.
این کوتوله سفید فوق‌العاده پُر جِرم با نام WD 0525+526، ردپای کربن را در جو خود پنهان کرده بود که تنها با نور فرابنفش قابل تشخیص بود - نشانه واضحی از گذشته انفجاری آن.
«بوریس گنسیکه» از دانشگاه وارویک در بریتانیا که پژوهشگر اصلی برنامه هابل است، توضیح می‌دهد: «این کشفی است که تأکید می‌کند ممکن است چیزها متفاوت از آنچه باشند که در نگاه اول به نظر می‌رسند. تاکنون، این ستاره به عنوان یک کوتوله سفید معمولی ظاهر می‌شد، اما بینایی فرابنفش هابل نشان داد که تاریخچه بسیار متفاوتی از آنچه ما حدس می‌زدیم داشته است.»
چرخه حیات ستارگان
کوتوله سفید، یک بقایای ستاره‌ای فوق‌العاده فشرده به اندازه کره زمین است که مرحله نهایی برای ستارگانی محسوب می‌شود که به اندازه کافی بزرگ نیستند تا زندگی خود را در ابرنواخترهای فروپاشی هسته به پایان برسانند.
تقریباً تا ۵ میلیارد سال دیگر، خورشید منظومه شمسی نیز این مسیر را طی کرده و به یک کوتوله سفید تبدیل خواهد شد. اگر چه یک کوتوله سفید از نظر تئوری می‌تواند تا ۱.۴ برابر جرم خورشید برسد، اما اکثر آنها جرم کمتری دارند. نمونه‌های سنگین‌تر که به عنوان کوتوله‌های سفید فوق‌العاده پُر جِرم شناخته می‌شوند، می‌توانند از دو طریق به وجود آیند: یا از تکامل یک ستاره پرجرم منفرد، یا از ادغام یک کوتوله سفید با ستاره دیگر، مانند یک ستاره دوتایی نزدیک.
نخستین شواهد فرابنفش از برخوردهای ستاره‌ای
این کشف جدید که در مجله نیچر آسترونومی Nature Astronomy منتشر شده، اولین باری است که یک کوتوله سفید متولد شده از برخورد ستارگان توسط طیف فرابنفش آن شناسایی شده است. پیش از این مطالعه، شش محصول ادغام کوتوله سفید از طریق خطوط کربن در طیف نور مرئی آنها کشف شده بود. هر هفت مورد، بخشی از یک گروه بزرگتر هستند که در مطالعه‌ای با مأموریت گایا سازمان فضایی اروپا در سال ۲۰۱۹، برای جرم و سنشان آبی‌تر از حد انتظار، شناسایی شدند و شواهد ادغام، بینش جدیدی در مورد تاریخچه تشکیل آنها ارائه کرد.
اخترشناسان از طیف‌نگار منشأ کیهانی هابل برای بررسی کوتوله سفیدی به نام WD 0525+526 استفاده کردند. این ستاره که در فاصله ۱۲۸ سال نوری قرار دارد، ۲۰ درصد پرجرم‌تر از خورشید است. در نور مرئی، طیف جو WD 0525+526 شبیه به یک کوتوله سفید معمولی بود. با این حال، طیف فرابنفش هابل چیز غیر عادی را نشان داد: شواهدی از کربن در جو کوتوله سفید.
اهمیت کربن در کوتوله‌های سفید
کوتوله‌های سفیدی که از تکامل یک ستاره منفرد تشکیل می‌شوند، جوهایی متشکل از هیدروژن و هلیوم دارند. هسته کوتوله سفید معمولاً عمدتاً از کربن و اکسیژن یا اکسیژن و نئون تشکیل شده است، اما یک جو ضخیم معمولاً از ظهور این عناصر در طیف کوتوله سفید جلوگیری می‌کند. وقتی کربن در طیف یک کوتوله سفید ظاهر می‌شود، می‌تواند نشان‌دهنده منشأ خشن‌تری نسبت به سناریوی معمول ستاره منفرد باشد: برخورد دو کوتوله سفید، یا یک کوتوله سفید و یک ستاره نیمه‌غول. چنین برخوردی می‌تواند جوهای هیدروژن و هلیوم ستارگان برخوردی را بسوزاند و یک لایه ناچیز از هیدروژن و هلیوم در اطراف باقی‌مانده ادغام به جا بگذارد که اجازه می‌دهد کربن از هسته کوتوله سفید به سمت بالا شناور شده و در آنجا قابل تشخیص باشد.
حل معمای کربن داغ
حتی در بین گروه کوچک کوتوله‌های سفیدی که مشخص شده محصول ادغام ستارگان هستند، WD 0525+526 قابل توجه است. با دمای نزدیک به ۲۱ هزار کلوین (۳۷ هزار درجه فارنهایت) و جرم ۱.۲ جرم خورشیدی، WD 0525+526 داغ‌تر و پرجرم‌تر از دیگر کوتوله‌های سفید این گروه است. دمای بسیار بالای WD 0525+526 برای تیم تحقیقاتی به نوعی یک معما بود. برای کوتوله‌های سفید خنک‌تر، مانند شش محصول ادغام کشف شده قبلی، فرآیندی به نام همرفت می‌تواند کربن را با جو نازک هیدروژن-هلیوم مخلوط کند. با این حال، WD 0525+526 برای وقوع همرفت بیش از حد داغ است. در عوض، تیم تحقیقاتی مشخص کرد که یک فرآیند ظریف‌تر به نام نیمه‌همرفت مقدار کمی کربن را به جو WD 0525+526 می‌آورد. WD 0525+526 کمترین مقدار کربن جوی را در بین تمام کوتوله‌های سفید شناخته‌شده ناشی از ادغام دارد که حدود ۱۰۰ هزار برابر کمتر از دیگر بقایای ادغام است.
چرا فقط هابل می‌توانست آن را ببیند
دمای بالا و فراوانی کم کربن به این معنی است که شناسایی این کوتوله سفید به عنوان محصول یک ادغام، بدون حساسیت هابل به نور فرابنفش غیر ممکن بود. خطوط طیفی عناصر سنگین‌تر از هلیوم، مانند کربن، در طول‌موج‌های مرئی برای کوتوله‌های سفید داغ‌تر محو می‌شوند، اما این علامت‌های طیفی در نور فرابنفش روشن باقی می‌مانند، جایی که هابل موقعیت بی‌نظیری برای تشخیص آنها دارد. "اسنیلالاتا ساهو" از دانشگاه وارویک و نویسنده اصلی مطالعه گفت: «طیف‌نگار منشأ کیهانی هابل تنها ابزاری است که می‌تواند طیف‌بینی فرابنفش با کیفیت عالی برای تشخیص کربن در جو این کوتوله سفید را به دست آورد.»
برخوردهایی در انتظار کشف
از آنجا که منشأ WD 0525+526 تنها زمانی آشکار شد که اخترشناسان طیف فرابنفش آن را مشاهده کردند، به احتمال زیاد سایر کوتوله‌های سفید به ظاهر عادی نیز در واقع نتیجه برخوردهای کیهانی هستند - احتمالی که تیم تحقیقاتی مشتاق است در آینده به کاوش در مورد آن بپردازد.
آنتوان بدراد Antoine Bedrad از دانشگاه وارویک و همکار رهبر این مطالعه گفت: «ما مایلیم پژوهش خود در این موضوع را با بررسی مختصات کوتوله‌های سفید حاوی کربن در میان کوتوله‌های سفید مشابه، و همچنین تعداد ادغام‌های ستاره‌ای که در میان خانواده معمولی کوتوله‌های سفید پنهان شده‌اند، گسترش دهیم. این کشف، سهم مهمی در درک ما از سیستم‌های دوتایی کوتوله سفید و مسیرهای منجر به انفجارهای ابرنواختی خواهد داشت.»
