حتی ستاره‌های در حال مرگ نیز می‌توانند زمینه را برای تولد سیارات جدید فراهم کنند: زومیت

هنگامی که ستارگان جوان از ابر متراکم هیدروژن مولکولی تشکیل می شوند، توسط قرصی از مواد باقیمانده به نام دیسک پیش ساز احاطه می شوند. از این قرص سیارات متولد می شوند. امروزه ستاره شناسان این محیط ها را از نزدیک مطالعه می کنند و دنیای نوزادان را زیر نظر دارند. اما آنها تنها ستاره های جوانی نیستند که دیسک مواد خام در اطراف خود دارند.

برخی از ستاره های پیر در حال مرگ نیز دیسک دارند. آیا سیارات نسل دوم در این شرایط می توانند تشکیل شوند؟ سیارات پس از ستاره ها تشکیل می شوند. اما این بازه زمانی طولانی نیست. در منظومه شمسی، خورشید حدود 6.4 میلیارد سال پیش و زمین 4.5 میلیارد سال پیش تشکیل شدند. در نتیجه سرنوشت زمین با سرنوشت خورشید گره خورده است.

زمانی که خورشید در آینده‌ای دور به غول سرخ تبدیل می‌شود، لایه‌هایی از ماده را در فضا دفع می‌کند و در نهایت چنان منبسط می‌شود که زمین و سایر سیارات درونی منظومه شمسی را نابود می‌کند. مشتری و سیارات بیرونی منظومه شمسی زنده می مانند. اما آنها بقیه عمر خود را در مدار کوتوله های سفید که بقایای خورشید هستند می گذرانند. در این سناریو، هیچ سیاره جدیدی نمی تواند در اطراف کوتوله سفید تشکیل شود.

با این حال، خورشید ما یک نمونه نادر است. بسیاری از ستارگان سیستم های دوتایی هستند. ستارگان دوتایی معمولاً همگن هستند. اما آنها جرم دیگری دارند. از آنجایی که جرم درونی یک ستاره آینده آن را تحت تاثیر قرار می دهد، ستارگان در یک سیستم دوتایی زندگی متفاوتی دارند. اگر یکی از ستارگان جرمی برابر با خورشید ما داشته باشد، در پایان عمر خود به یک غول سرخ تبدیل می شود و مقداری از ماده را به فضا پرتاب می کند. اما در مورد بقایای ماده در سیستم های دوتایی چطور؟

اینجاست که تحقیقات جدید مطرح می‌شود: «جمعیت دیسک‌های انتقالی در اطراف ستارگان تکامل‌یافته: مصنوعات سیاره‌ای». ژاک کلاسکا نویسنده اصلی این مطالعه و ستاره شناس KU Leuven است. این مطالعه در مجله Astronomy & Astrophysics منتشر شده است.

کشش گرانشی ستاره دوم در منظومه دوتایی باعث می شود که مواد دفع شده توسط ستاره در حال مرگ، یک صفحه چرخان جدید را تشکیل دهند که بسیار شبیه به قرص پیش ساز در اطراف یک ستاره جوان است.

ستاره شناسان آن را پیش بینی کردند. اما نکته جدید، تشکیل نسل دوم سیارات از قرص پیش سیاره ای است. بر اساس تحقیقات جدید، در این شرایط، جهان های جدید در حدود 10 درصد از ستاره های دوتایی تشکیل شده اند. کلااسکا، نویسنده اصلی مقاله، در یک کنفرانس خبری گفت:

در 10 درصد از ستارگان دوتایی تکامل یافته در دیسک، حفره بزرگی در دیسک مشاهده می کنیم. این نشانه یک جسم شناور است که موادی را در داخل حفره جمع کرده است.

جرم سوراخ فقط می تواند یک سیاره باشد. مشاهدات یک ستاره در حال مرگ احتمال سیاره بودن آن جسم را افزایش می دهد. کلاسکا افزود:

در ستاره‌های دوتایی تکامل‌یافته که سوراخ‌های بزرگی در قرص‌های خود دارند، عناصر سنگینی مانند آهن را دیدیم که در سطح ستاره‌های در حال مرگ بسیار نادر هستند. این مشاهدات ممکن است این ظن را تقویت کند که ذرات غبار غنی از این عناصر در این سیاره رسوب کرده اند.

ستاره شناسان هنوز مطمئن نیستند که آیا اجرام مشاهده شده سیاره هستند یا خیر. اما شواهد قابل بحث است. اگر معلوم شود که نسل دوم دنیاها به این شکل شکل گرفته اند، کشف بزرگی صورت می گیرد. در نتیجه، نظریه تشکیل سیاره یا فرضیه سحابی درست است. استاد هانس ون وینکلرئیس موسسه نجوم KU Leuven گفت: تایید یا تکذیب تشکیل سیاره به این روش دلیل بی سابقه ای برای نظریه های فعلی است.

تصویری از یک سیستم ستاره ای دوتایی که در آن سیارات نسل دوم در حال شکل گیری هستند

دیسک‌های سیاره‌ای جدید فقط تحت شرایط خاص و در اطراف انواع خاصی از ستارگان تشکیل می‌شوند. ستارگان پس از AGB (غول پس از مجانبی) این وضعیت را دارند. این ستاره ها درخشان و سرد هستند. طیف جرمی ستارگان پس از AGB بین 0.8 تا 5 جرم خورشیدی است.

ستاره های پس از AGB منبع هیدروژن خود را تخلیه کرده اند. بخش عمده ای از هسته این ستاره ها از کربن و اکسیژن تشکیل شده است. اما لایه های بیرونی آن منبسط و سرد می شوند. ستاره در نهایت به یک غول سرخ تبدیل می شود. سپس تغییر درجه حرارت در هسته ستاره باعث ذوب هلیوم می شود. همجوشی سرد شدن و انبساط ستاره را برای مدتی به تاخیر می اندازد. اما در نهایت هلیوم تمام می شود. سپس ستاره به سرد شدن و انبساط ادامه می دهد.

در این مرحله، ستاره هنوز به پایان خود نرسیده است. در عوض، پالس های گرما را تجربه می کند و هیدروژن بیشتری می سوزاند. علاوه بر این، او جرقه های هلیوم را تجربه می کند. اما در این نقطه، ستاره بخش زیادی از جرم خود را به فضا دفع کرده است. اگر شریک دوگانه دارید، این ماده دور ریخته شده از بین نمی رود. جفت دوگانه ستاره مرکزی دارای جاذبه است و مواد دفع شده دیسکی را در اطراف مرکز آن تشکیل می دهد.

همیشه اینطور نیست. یکی از برجسته ترین و رایج ترین مراحل تکامل دوتایی این است که این جفت ستاره، ستاره در حال مرگ را به دور خود جمع می کند. اما به دلایلی ستاره شناسان هنوز دلیل تشکیل این دیسک را نمی دانند. این پدیده تنها در 10 درصد از مطالعات دوگانه دیده شد.

دیسک های Post-AGB فقط بین 10000 تا 100000 سال عمر می کنند. آیا زمان کافی برای تشکیل سیارات غول پیکر وجود دارد؟ ستاره شناسان امید کمی دارند. اما تحقیقات جدید نشان می دهد که سیارات تنها در 100000 سال می توانند شکل بگیرند. یک مطالعه در سال 2018 که شکاف های دیسک را بررسی می کند نیز به این مشکل اشاره می کند:

اگر سیارات این شکاف ها را پر کنند، سیاراتی به جرم زحل تنها در نیم میلیون سال زندگی روی قرص پیش سیاره ای تشکیل می شوند.

به گفته نویسندگان این مطالعه، حتی اگر حفره دیسک توسط یک سیاره ایجاد شده باشد، آن سیاره لزوما یک سیاره نسل دوم نخواهد بود. نویسندگان گفتند:

با این حال، به نظر می رسد که اگر قرص های انتقال توسط یک سیاره ایجاد شده باشد، گویی سیارات نسل اول از فاز واکنش دوگانه جان سالم به در برده اند. در واقع، تعداد سیارات دوتایی به اندازه سیارات اطراف ستارگان منفرد به نظر می رسد، اگرچه تعداد کمی از آنها کشف شده است.

علاوه بر این، این نتیجه با برخی از ویژگی های مشاهده شده یک ستاره در حال مرگ در یک سیستم دوتایی سازگار است. ژاک کلاسکا گفت: “ما دیده ایم که عناصر سنگین مانند آهن در سطح یک ستاره در حال مرگ بسیار نادر است.” حالا در مورد آهن چطور؟ اولین سیاره بازمانده می تواند آهن را جذب کند. اما فقط اگر سیارات غول پیکر باشند. نویسندگان افزودند:

اگر این سیاره از ابتدا روی قرص وجود داشته باشد، در نهایت قرص داخلی را از مواد نسوز خالی می کند و یک الگوی تخلیه ایجاد می کند که در سطح ستاره نیز قابل مشاهده است.

علاوه بر این، ستاره شناسان منظومه های دوگانه ای را شناسایی می کنند که ممکن است سیارات ثانویه داشته باشند. این سیستم NN Serpentis نام دارد و بسیاری از محققان سیاره هایی را در آنجا کشف کرده اند. کلاسکا گفت:

این سیارات کاندیدای احتمالی برای تشکیل قرص های نسل دوم هستند. اگر سناریوی سیاره‌ای نشان داده شود، این دیسک‌ها محیط‌های امیدوارکننده‌ای برای مطالعه شکل‌گیری سیاره‌های نسل دوم و سناریوهای شکل‌گیری سیاره‌ای بی‌سابقه هستند.

هدف بعدی نویسندگان بررسی 10 دیسک با سوراخ است. آنها می خواهند از تلسکوپ های غول پیکر رصدخانه جنوب اروپا در شیلی برای بررسی دقیق این دیسک ها استفاده کنند.