کشف نخستین کوتوله های قهوه ای سرد و کم نور - وبلاگ داریوش

به گزارش وبلاگ داریوش، کوتوله های قهوه ای ستارگان کوچکی هستند که هنگام تشکیل شدنِ مرکزشان به مقدار کافی داغ نمی شوند تا فرآیند ذوب یا همجوشی هسته ای در آن ها به وجود آید. به عبارت دیگر آن ها به خورشید های نورانی و گرم تبدیل نمی شوند، بلکه بلافاصله پس از تشکیل، سرد می شوند و نوری از خود نمی تابانند، به گونه ای که به سختی دیده می شوند.

ستاره شناسان می گویند، کشف نخستین سامانه دوتایی کوتوله قهوه ای از نوع Y که سردترین و کم نورترین کوتوله های قهوه ای هستند، می تواند همه چیز را در نجوم تغییر دهد.

به گزارش فیز، به تازگی چندین اکتشاف تازه در جهانی نجوم انجام شده است. به عنوان مثال، تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) قدیمی ترین سیاه چاله جهان را کشف کرد. اکنون، یک کشف پیشگامانه دیگر در این حوزه حاصل شده است.

دانشمندان اولین سامانه دوتایی کوتوله قهوه ای Y را شناسایی نموده اند. این یافته قابل توجه، فرصتی منحصر به فرد را برای مطالعه این اجرام آسمانی گریزان با جزئیات بیشتر ارائه می دهد. بر اساس مطالعه ای که در تاریخ 29 مارس در پایگاه arXiv.org منتشر شده، برای اولین بار یک سامانه دوتایی کوتوله قهوه ای از نوع Y کشف شده است که با دمای 460 کلوین تقریباً در فاصله 32.7 سال نوری از ما در صورت فلکی جوی (Eridanus) واقع شده است.

کوتوله های قهوه ای اجرامی آسمانی هستند که بین طبقه بندی سیاره ها و ستارگان قرار می گیرند. آن ها به مقدار کافی بزرگ نیستند که بتوانند همجوشی هسته ای را که ستارگانی مانند خورشید ما را نیرو می دهد، میزبانی نمایند، اما به طور قابل توجهی بزرگتر از سیاره ها هستند.

اجرامی که کوتوله قهوه ای نامیده می شوند، به وسیله شیو اس کومار در دههٔ 1960 میلادی به صورت تئوری تعریف شدند و در ابتدا کوتوله های سیاه نامیده می شدند. نخستین مشاهده بدون ابهام از یک کوتوله قهوه ای در سال 1995، پس از بیش از 30 سال پیش بینی نظری رخ داد. نام این اجسام به وسیله ستاره شناس آمریکایی جیل تارتر در رابطه با رنگ مورد انتظار آن ها ابداع شد.

کوتوله های قهوه ای ستارگان کوچکی هستند که هنگام تشکیل شدنِ مرکزشان به مقدار کافی داغ نمی شوند تا فرآیند ذوب یا همجوشی هسته ای در آن ها به وجود آید. به عبارت دیگر آن ها به خورشید های نورانی و گرم تبدیل نمی شوند، بلکه بلافاصله پس از تشکیل، سرد می شوند و نوری از خود نمی تابانند، به گونه ای که به سختی دیده می شوند.

آن ها جرم هایی کوچک تر از ستارگان و بزرگ تر از سیاره ها هستند که به دلیل کمبود جرم، واکنش های هسته ای در آن ها انجام نمی گردد و در نتیجه از خود نور ندارند و، چون بسیار دور هستند، دیده نمی شوند.

کوتوله های قهوه ای به سبب نیروی جاذبه فزاینده شان که در پی متراکم شدن دائمی آن ها پدید می آید، منتشرنماینده نیرومند پرتوی فروسرخ هستند که با ابزار های تازه مقدار گیری می گردد. بعضی از دانشمندان و ستاره شناسان این ها را همان جرم گمشده می دانند. کوتوله های قهوه ای در واقع مرگ ستاره ای از خود نشان نمی دهند و بیشتر به سیاره های غول آسا شبیه هستند تا به ستارگان. آن ها حاصل فروریزش گرانشی و انقباض سحابی های پیش ستاره ای هستند، ولی جرم آن ها برای شروع واکنش های هسته ای در هسته شان کافی نیست.

تنها منبع انرژی یک کوتوله قهوه ای، انقباض گرانشی است. کوتوله های قهوه ای دمای پایینی دارند و درخشندگی آن ها بسیار کم است، از این رو مشاهده آن ها مشکل است. در سطح این ستارگان باد های اتمسفری می وزد که چندان بی شباهت به باد های کمربندی مشتری نیست.

مشاهده های تازه تلسکوپ فضایی جیمز وب تأیید می نماید که در یکی از جهان های بیگانه، ابر هایی از جنس شن وجود دارد. این تلسکوپ گران قیمت توانسته ابر های سیلیکاتی را در جو یک کوتوله قهوه ای تشخیص دهد. به گفته گروهی از ستاره شناسان، این اولین بار است که چنین موردی در یک جرم شبه سیاره ای در خارج از منظومه شمسی رویت می گردد.

این گروه می گوید که یافته های تلسکوپ جیمز وب کاملاً مطابق با طیف دریافتی از یک کوتوله قهوه ای است. این نتایج نه تنها می تواند به ما در درک هرچه بهتر این ستاره های شکست خورده یاری نمایند، بلکه نشانه ای از توانایی های بالای جیمز وب نیز هستند.

پیشتر نیز تلسکوپ جیمز وب توانسته بود مستقیماً از یک سیاره فراخورشیدی عکس بگیرد، اما داستان در خصوص کوتوله های قهوه ای کمی فرق دارد. دانشمندان متوجه شدند که امواج دریافت شده به یک کوتوله قهوه ای به نام VHS 1256-1257 b تعلق دارد که در فاصله 72 سال نوری از زمین قرار گرفته است. جرم این ستاره شکست خورده به حدود 19 برابر جرم مشتری می رسد و نسبتاً جوان به شمار میرود. اتمسفر آن نیز به رنگ قرمز است.

دانشمندان اولین بار در سال 2015 متوجه این کوتوله قهوه ای شده بودند و در آن موقع فکر می کردند که رنگ قرمز اتمسفر به ابر های کوتوله مربوط باشد. به همین دلیل گروه مربوطه طیف فروسرخ دریافتی را آنالیز کرد تا به ترکیب کوتوله قهوه ای پی ببرد.

عناصر مختلف، نور را جذب و سپس با طول موج دیگری منتشر می نمایند؛ بنابراین از این روش می توان برای شناسایی آن ها استفاده کرد. در واقع دانشمندان در طیف دریافتی در پی بخش های تاریک تر یا روشن تر می گردند. ترکیب جو VHS 1256-1257 b نیز شباهت زیادی به دیگر کوتوله های قهوه ای آنالیز شده داشت، اما با این تفاوت که طول موج ها خیلی واضح تر بودند.

بر اساس مقایسه با طیف کوتوله های قهوه ای، شفافیت مولکولی و مدل های اتمسفری معین شد که در بخش هایی از طیف دریافت شده از تلسکوپ جیمز وب، آب، متان، کربن مونوکسید، کربن دی اکسید، سدیم و پتاسیم وجود دارند. آن ها همان طور که انتظار داشتند ابر هایی از ذرات سیلیکات را نیز در یک لایه ضخیم ابری پیدا کردند. مقدار دانه های تشکیل دهنده این ابر ها کمتر از یک میکرون است و گفته می گردد که احتمالاً از موادی همانند الیوین، کوارتز و انستاتیت تشکیل شده باشند. در هر صورت، آن یافته تازه تلسکوپ جیمز وب تأیید کرد که ممکن است کوتوله های قهوه ای به وسیله ابر هایی از سیلیکات احاطه شده باشند و به همین دلیل روشنایی آن ها متغیر جلوه می نماید.

اما اکنون در این تازهترین کشف، یک سامانه دوتایی از کوتوله های قهوه ای از نوع Y که سردترین و کم نورترین اجرام زیر ستاره ای هستند، کشف شده است. همانطور که گفته شد، کوتوله های قهوه ای در کلاس Y با دمای کمتر از 300 درجه سانتی گراد، سردترین و کم نورترین اجرام زیر ستاره ای هستند و همین امر، تشخیص و مطالعه آن ها را بسیار سخت می نماید.

این منظومه دوتایی تازه کشف شده موسوم به WISE J 033605.05 - 014350.4 در صورت فلکی جوی واقع شده است و از دو کوتوله قهوه ای نوع Y تشکیل شده است که به دور یکدیگر می چرخند. این دو کوتوله قهوه ای با استفاده از دوربین فروسرخ نزدیک (NIRCam) روی تلسکوپ فضایی جیمز وب شناسایی شدند.

کشفی که منظره مطالعات نجوم را تغییر می دهد

ستاره شناسان به رهبری پِر کالیسِندورف در دانشگاه میشیگان به کشف هیجان انگیزی دست یافته اند. آن ها از وجود یک جرم همراه برای کوتوله قهوه ای W 0336 پرده برداری کردند. این رصد به لطف تلسکوپ فضایی جیمز وب در آنالیز 20 کوتوله Y در سپتامبر 2022 امکان پذیر شد.

کشف این سامانه دوتایی کوتوله قهوه ای نوع Y تازه شروع کار است. این کشف می تواند بینش تازهی در خصوص شکل گیری سیارات به بشر ارائه دهد. کوتوله های قهوه ای ویژگی های مشابهی با غول های گازی مانند مشتری دارند و مطالعه شکل گیری آن ها می تواند به اخترشناسان در درک بهتر نحوه تشکیل سیاره ها یاری کند. تخمین زده می گردد که کوتوله قهوه ای اصلی در منظومه W 0336 بین 8.5 تا 18 برابر بزرگتر از مشتری باشد. این مقدار آن را در محدوده جرم یک کوتوله Y قرار می دهد.

بعلاوه وجود همراه به اخترشناسان این امکان را داده است که سن این منظومه را بین 1 تا 3 میلیارد سال تخمین بزنند. به نظر می رسد باید منتظر پیشرفت های هیجان انگیزی در این زمینه در آینده باشیم، زیرا پژوهشگران و ستاره شناسان به شکل خستگی ناپذیر برای کشف اسرار کیهان کوشش می نمایند. این کشف مهم تازه شروع کار است و ما می توانیم انتظار پیشرفت های نجومی بیشتری را داشته باشیم.