دانشمندان شواهد تازه ای از زمان و چگونگی مرگ خورشید یافتند - وبلاگ جناب خان

به گزارش وبلاگ جناب خان، دانشمندان به مدل سازی های دقیقی دست یافته اند که نشان می دهد انتها ستاره مرکزی منظومه شمسی چگونه رقم خواهد خورد و چه سرنوشتی پس از مرگ در انتظار خورشید است.

مرگ خورشید یکی از موضوعاتی است که همیشه بخشی از کارهای پژوهشی منجمان را به خود اختصاص داده است و دانشمندان پیش بینی هایی در خصوص چگونگی انتها منظومه شمسی دارند. هرچند انسان ها به چنین رویدادی نزدیک نیستند که بتوانند آن را از نزدیک ببینند.

در گذشته، ستاره شناسان تصور می کردند که خورشید هنگام مرگ به یک سحابی سیاره نما تبدیل خواهد شد. حبابی درخشان از گاز و گردوغبار که از بقایای ستاره تشکیل شده است. اما شواهد نشان داد که برای تشکیل سحابی سیاره نما، ستاره باید بسیار پرجرم تر باشد. با این وجود در سال 2018 یک تیم بین المللی از منجمان دوباره این موضوع را آنالیز کردند و دریافتند که سحابی سیاره نما در حقیقت محتمل ترین شکل برای انتها خورشید است.

فرایند مرگ خورشید

خورشید حدود 4.6 میلیارد سال سن دارد. این عدد بر پایه سن دیگر اجرام منظومه شمسی که در همان زمان شکل گرفته اند، مقدار گیری شده است. از سویی طبق مشاهده دیگر ستارگان، ستاره شناسان پیش بینی می نمایند که ستاره منظومه ما حدود 10 میلیارد سال دیگر به انتها عمر خود می رسد.

البته در راستا مرگ ستاره مرکزی منظومه شمسی رویدادهای دیگری هم اتفاق می افتد. خورشید حدود 5 میلیارد سال دیگر به یک غول سرخ تبدیل خواهد شد. هسته ستاره منقبض می گردد اما لایه های بیرونی آن تا مدار مریخ توسعه می یابند و زمین را اگر هنوز سر جایش باشد، در خود می بلعند.

چیزی که قطعی است این است که ما در آن موقع وجود نخواهیم داشت. در حقیقت بشریت تنها 1 میلیارد سال دیگر امکان حیات بر روی زمین را دارد، مگر اینکه همان طور که ایلان ماسک هم درنظر دارد، راهی برای رفتن از این سیاره پیدا گردد؛ زیرا درخشندگی خورشید هر 1 میلیارد سال حدود 10 درصد افزایش می یابد.

اگرچه شاید این اندازه زیاد به نظر نرسد اما به مقدار ای شدید است که به حیات روی زمین انتها خواهد داد. اقیانوس ها تبخیر و سطح زمین برای تشکیل آب مایع بسیار داغ می گردد. بشر هم در این شرایط کاملا از بین خواهد رفت.

این چیزی است که با شکل گیری یک غول سرخ روی می دهد که تأیید شده و تغییر آن سخت است. مطالعه های گوناگون در گذشته نشان داده اند که برای تشکیل یک سحابی سیاره ای درخشان، ستاره اولیه باید دو برابر خورشید جرم داشته باشد.

تشکیل سحابی سیاره نما

اما در مطالعه سال 2018 که نسخه تازه آن در نشریه Nature Astronomy منتشر شده، از مدل سازی رایانه ای استفاده و معین شد همچون 90 درصد ستارگان دیگر، به احتمال زیاد خورشید ما هم در نهایت از یک غول سرخ به یک کوتوله سفید می گردد تشکیل یک سحابی سیاره نما بخشی از فرایند مرگ آن است.

آلبرت زیجلسترا (Albert Zijlstra) اخترفیزیکدان دانشگاه منچستر در این زمینه می گوید: هنگامی که ستاره ای می میرد جرمی از گاز و گردوغبار که به نام پاکت (Envelope) شناخته می گردد به فضا پرتاب می نماید. پاکت می تواند به مقدار نصف ستاره جرم داشته باشد. بدین ترتیب هسته ستاره که در این مرحله از زندگی ستاره در حال انتها سوخت خود است، آشکار می گردد.

او بعلاوه اشاره می نماید: بدین ترتیب هسته داغ باعث می گردد پاکت رانده شده به بیرون تا 10 هزار سال درخشش بالایی داشته باشد. این همان چیزی است که سحابی سیاره نما را قابل مشاهده می نماید. بعضی از آن ها چنان درخشانند که از فاصله های بسیار زیاد تا ده ها سال نوری قابل مشاهده اند. جایی که نور خود ستاره برای رصد بسیار ضعیف تر بوده است.

مدل تازه سحابی های سیاره نما

مدل داده ای که این تیم پژوهشی ایجاد کرد در حقیقت چرخه زندگی انواع گوناگون ستاره ها را پیش بینی می نماید تا روشنایی سحابی سیاره نما مربوط به جرم های گوناگون ستاره ای را معین سازد.

سحابی های سیاره نما در سراسر دنیا قابل مشاهده رایج هستند که از جمله آن ها می توان به سحابی مارپیچ، سحابی چشم گربه و سحابی حلقه و سحابی حبابی اشاره نمود. این اجرام ارتباطی با سیاره ها ندارند اما به علت آنکه هنگام نخستین کشف به وسیله ویلیام هرشل (William Herschel) در اواخر قرن 18 میلادی از تلسکوپ های آن موقع شبیه به سیارات بودند به این نام خوانده می گردد.

حدود 30 سال پیش اخترشناسان به موضوع عجیبی پی بردند، درخشان ترین سحابی های سیاره ای در کهکشان های دیگر همگی دارای روشنایی یکسانی هستند. بنابراین حداقل به صورت تئوری، ستاره شناسان با مشاهده سحابی های سیاره ای در کهکشان های دیگر، می توانند فاصله آن ها را محاسبه نمایند.

داده های به دست آمده از مقدار گیری ها نشان داد که این موضوع درست است اما مدل سازی ها حاکی از چیز دیگری بود که از زمان کشف تا کنون فکر دانشمندان را به خود مشغول نموده است. به گفته زیجلسترا ستارگان قدیمی و کم جرم باید سحابی های سیاره نمای بسیار ضعیف تری نسبت به ستاره های جوان و پرجرم تر تشکیل دهند و این تناقض میان مشاهدات و مدل سازی ها در 25 سال گذشته محل چالش بوده است.

داده ها می گویند سحابی های سیاره نمای درخشان می توانند از ستارگان کم جرم ماند خورشید تشکیل شوند اما طبق مدل سازی ها چنین چیزی امکان پذیر نیست و هر چیزی کمتر از دو برابر جرم خورشید باعث می گردد سحابی سیاره نما برای تماشا بسیار ضعیف باشد.

پایان مدل های پژوهش سال 2018 اما با نشان دادن اینکه خورشید در نزدیکی حد پایین جرمی برای ستاره های تبدیل شونده به سحابی سیاره نما است، این مشکل را حل نموده است.

یک ستاره حتی با جرم کمتر از 1.1 برابر خورشید نمی تواند یک سحابی قابل مشاهده ایجاد کند. از سوی دیگر ستارگان عظیم تر تا 3 برابر جرم خورشید سحابی های درخشان تری فراوری خواهند کرد. برای همه ستارگان دیگر در این بازه هم روشنایی پیش بینی شده، بسیار نزدیک به آنچه مشاهده شده است، بود.

یک مدل سازی دقیق که این طور که زیجلسترا می گوید نتیجه ای خوب محسوب می گردد. ما اکنون نه تنها راهی برای مقدار گیری وجود ستاره های چند میلیارد ساله در کهکشان های دور داریم که محدوده ای است که مقدار گیری آن بسیار سخت است، بلکه حتی متوجه شده ایم که خورشید هنگام مرگ چگونه خواهد بود.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از مرگ خورشید

Credit: Science Insider

منبع: Science Aelert