10 دقیقه
بیش از نیم سال، ستارهای شبیه به خورشید عملاً از دید ناپدید شد. روشنایی آن تا ۹۷٪ کاهش یافت و نزدیک به ۲۰۰ روز در سایه ماند. ستارهشناسان که نور پایداری را که دههها میسوخت مشاهده میکردند، شاهد افت و سپس پایداریِ تاریکیای غیرمعمول بودند. چه چیزی میتواند چنین سایهٔ بلند و تقریباً کاملِ طولانیمدتی را ایجاد کند؟ این رویداد نه تنها برای رصدگرانِ ستارهها غیرمعمول بود، بلکه پرسشهای مهمی دربارۀ ساختارهای پیرِ سیارهای و زیرستارهای (substellar) پیش آورد.
آسمان چه چیزهایی را نشان داد
مقصر، بر اساس یک مطالعهٔ تازه منتشرشده در نشریۀ Monthly Notices of the Royal Astronomical Society، ظاهراً یک سامانهٔ حلقهای عظیم است که پیرامون یک همراه مخفی قرار دارد—یا یک کوتولهٔ قهوهای و یا یک غول گازی بسیار سنگین که گاهی آن را سوپر-ژوپیتر مینامند. این جرم از مقابل قرص ستارهٔ ASASSN-24fw عبور کرد؛ ستارهای که حدود ۳۲۰۰ سال نوری در صورت فلکی مونوکروس (Monoceros) فاصله دارد—و یکی از طولانیترین رخدادهای کاهش نور ستارهای ثبتشده را ایجاد کرد.
ASASSN-24fw برآورد میشود تقریباً دو برابر قطر خورشید ما باشد و تا اواخر سال ۲۰۲۴ تغییرات درخشانی چشمگیری نشان نمیداد. سپس شدت نور آن بهطرز قابلتوجهی کاهش یافت و جالب اینکه خیلی سریع بازنگشت. در عوض بیش از نه ماه تقریباً پوشیده باقی ماند. اغلب گرفتها و اختفاهای ستارهای معمولاً چند روز تا چند هفته طول میکشند؛ اما این مورد تا حدود ۲۰۰ روز ادامه یافت و باعث شد ستارهشناسان ساختارهایی بسیار بزرگ و کمسرعت را بهعنوان علت محتمل در نظر بگیرند. این رخداد ــ همراه با دادههای زمانسنجی ــ اهمیت مطالعات نورسنجی (photometry) و طیفسنجی (spectroscopy) را برای تشخیص خواص مواد مانع نور نشان داد.
یک سامانهٔ حلقهای غولآسا در فوکوس
دادههای نورسنجی و طیفسنجی جمعآوریشده توسط یک تیم بینالمللی به همراه مدلسازیهای انجامشده، نشان میدهد همراهی وجود دارد که جرم آن بیش از سه برابر جرم مشتری است. پژوهشگران پیرامون آن جرم یک سامانهٔ حلقهای وسیع و متراکم را مدلسازی کردند که لبهٔ خارجی آن در حدود ۰.۱۷ واحد نجومی گسترده است—حدود نصف فاصلهٔ میان خورشید و عطارد. هنگامی که این حلقهها از دیسک ستاره عبور کردند، تقریباً تمام نور ورودی را مسدود کردند و موجب کاهش شدید نور شدند.
تصور کنید ساترن را، اما چندین برابر بزرگتر و گستردهشده در یک صفحه به اندازۀ یک بشقاب. کاهش نور بهصورت تدریجی آغاز شد، زیرا نواحی خارجی حلقهها پراکنده و کمچگالتر بودند. سپس نوارهای متراکمتر از روی قرص ستاره عبور کردند و عمیقترین بخش اختفا را پدید آوردند. چنین هندسهای نشاندهندۀ وجود حلقههایی با نوارهای متغیر، انولوسهای متراکم و گپهای مشخص است؛ نشانههایی از فرایندهای دینامیکی که ممکن است شامل شکلگیری قمرها یا گردآوری بقایا توسط ماهوارههای نامرئی باشد. تحلیل ساختار حلقه و تقسیمبندی آن (گپها و نواحی پرچگال) اطلاعات ارزشمندی دربارهٔ دینامیک پیرسیارهای (circumplanetary dynamics) و ثبات حلقهها در مقیاسهای بزرگ فراهم میکند.
کوتولههای قهوهای بین ستارگان و سیارات قرار میگیرند: به اندازۀ کافی پرجرم هستند که نتوان آنها را سیاره نامید، اما آنقدر کمجرماند که همجوشی هیدروژنی را مانند ستارگان پینگیر نمیکنند. سوپر-ژوپیترها اما غولهای گازی بسیار پرجرم هستند که مرز میان سیاره و کوتولهٔ قهوهای را مبهم میسازند. دادهها هر دو گزینه را به عنوان احتمال منطقی باقی میگذارند؛ در هر دو صورت، سامانهٔ حلقهای عبوری فرصتی نادر برای مطالعهٔ قرصهای پیرسیارهای بیرون از منظومهٔ شمسی در مقیاسهایی فراهم میکند که بهندرت بهطور مستقیم مشاهده شدهاند.
تصویر هنری از ASASSN-24fw بعد از پایان خسوف، جایی که ستاره بهطور بدون مانع میدرخشد—به همراه بازماندههایی از برخوردهای احتمالی سیارهای، همراه کوتولهٔ قرمز آن و «بشقاب» تاریک.
زمینهٔ علمی و مشاهدات
علاوه بر همراهِ حلقهدار، پژوهشگران مواد پیرِ ستارهای (circumstellar) نزدیکی ASASSN-24fw شناسایی کردند—که احتمالاً بقایایی از برخوردهای گذشته یا برخوردهای جاری میان اجرام کوچکتر است. این یافته شگفتآور است زیرا سن این سیستم احتمالاً بیش از یک میلیارد سال است و چنین کمربندهای بقایای برجستهای معمولاً در سیستمهای جوانتر دیده میشود. حضور بقایای غنیِ گرد و غبار یا قطعات بزرگ در پیرِ یک ستارهٔ بالغ میتواند نشاندهندۀ فرایندهای پویایی پیچیده همچون تحریکات گرانشی، گذارهای مداری یا رخدادهای برخوردی اخیر باشد.
طیفسنجی با وضوح بالا و نورسنجی زمانی (time-series photometry) به تیم اجازه داد جرم همراه و ساختار مادهٔ مانع را محدود کنند، اما سوالات بسیاری همچنان بیپاسخ ماندهاند. برای نمونه، ترکیب شیمیایی ذرات غبار حلقه، اندازهٔ ذرات، نسبت گاز به گرد و غبار، و میزان شفافیت یا کدورت لایهها هنوز نیاز به اندازهگیری دقیقتری دارد. همینطور دانستنِ توازن بین فشار تابشی، گرانش مرکزی و تعاملات جزر و مدی میتواند در توضیح طول عمر و پایداری این حلقهها تعیینکننده باشد.
سامانههای حلقهای بزرگ پیرامون همراهان پرجرم پیشتر در نظریهها مطرح شدهاند، اما بهندرت بهصورت مستقیم رصد شدهاند. تنها شمار اندکی از رویدادها—مانند اختفاهای ناشی از دیسکها یا بقایا—سرنخهای مستقیمی دربارهٔ شکلگیری حلقهها و قمرها در اطراف اجرام همجرم سیارهای یا زیرستارهای فراهم میکنند. بنابراین این رویداد فرصتی نادر برای آزمون مدلهای دینامیک پیرسیارهای، پایداری حلقهها و فرایندهایی است که گپها را ایجاد یا قمرانِ راهنما (shepherd moons) را شکل میدهند.
پیشنهادهای پیگیری رصدی در حال پیوستن به صف است. تیم قصد دارد زمان رصدی روی تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانهٔ جنوبی اروپا (ESO's Very Large Telescope) و تلسکوپ فضایی جیمز وب (James Webb Space Telescope) را تأمین کند تا ترکیب شیمیایی، دما و جزئیات ساختاری دقیقتر اندازهگیری شود. طیفسنجی فروسرخ و نوری با رزولوشن بالا میتواند اندازۀ دانههای گرد و غبار حلقهها، محتوای گاز و حتی نشانههایی از تعاملات جزر و مدی با قمرها را آشکار سازد. همچنین تحلیلهای مداری نشان میدهد که احتمالاً این سامانه در بازهٔ زمانیای مشابه دوباره هممحور خواهد شد؛ برآوردها نشان میدهد احتمالاً ستاره در حدود ۴۲ تا ۴۳ سال آینده دوباره کمرنگ خواهد شد—ملاقات نجومیای برای نسلهای بعدی رصدگران.
دیدگاه کارشناسی
دکتر النا وارلا، اخترفیزیکدانی که تخصصش در سامانههای سیارهای فراخورشیدی است، نسبت به این کشف واکنش نشان داد: «رویدادهایی مانند این طلا برای نجوماند. آنها به ما اجازه میدهند دینامیک حلقهها را اطراف اجرامی که نمیتوانیم مستقیماً تصویرشان را ثبت کنیم، مطالعه کنیم. اگر حلقهها شامل گپهایی باشند، این امر دربارهٔ وجود ماهوارههای نهفته به ما اطلاعات میدهد؛ و اگر حلقهها هموار و گسترده باشند، این نشاندهندۀ تاریخچهٔ تکاملی متفاوتی است. به هر حال، چنین اختفای طولانی مسیر نادری برای بررسی فیزیک پیرسیارهای فراهم میآورد.»
دکتر وارلا نکتهای عملی نیز افزود: «صبر ثمربخش خواهد بود. رصدها در طولموجهای مختلف—مرئی، فروسرخ و زیرمیلیمتری—تصویر کاملتری خواهند کشید. باید این رویداد را دعوتی باز برای بازبینی مدلهای ما دربارۀ شکلگیری سیاره و قمر فراتر از منظومهٔ شمسی بدانیم.» این تأکید بر مشاهدهٔ چندباندی و همکاری میاننظارتی نشاندهندۀ راهبردی بلندمدت برای بهدستآوردن پارامترهای کلیدی مانند ترکیب شیمیایی و رصد فرایندهای دینامیکی است.
چرا این موضوع اهمیت دارد
فراتر از هیجان اینکه یک ستاره تقریباً ناپدید شد، این رویداد نیاز به بازنگری در چگونگی تکامل ساختارهای بزرگ پیرامون اجرام زیرستارهای را مطرح میکند. حلقههایی که بخشهایی از واحد نجومی را میپوشانند، فرضیات ما را دربارهٔ پایداری و طول عمر این سازهها به چالش میکشند. آنها همچنین فهرست محیطهایی را که در آنها فرایندهای شکلگیری سیارهها ممکن است رخ دهد گسترش میدهند و مقایسههای تازهای را با حلقههای شناختهشدۀ زحل و دیسکهای بقایی اطراف ستارگان دیگر فراهم میآورند.
علاوه بر این، رصد اینگونه ساختارهای بزرگِ حلقهای به فهم ما از انتقال مواد و تکامل سامانههای سیارهای کمک میکند: چگونه ذرات غبار به تودههای بزرگتر و نهایتاً قمرها و سیارات تبدیل میشوند، نقش تلاطم و نیروی جزر و مدی در شکلدهی گپها چیست، و چگونه تعاملات گرانشی میتوانند پیکربندیهای حلقهای پایدار یا ناپایدار پدید آورند. در سطح عملی، این نوع مطالعات راهنماییهایی برای مدلسازی قرصهای پیرسیارهای (circumplanetary disks)، پایداری حلقهها در حضور میدانهای مغناطیسی و اثرات تابشی، و سنجش پارامترهایی مانند نرخ اختفای محتمل در ستارگان مشابه را ارائه میدهد.
در حال حاضر، ASASSN-24fw و همراه تاریک آن یادآوری هستند که آسمان هنوز پدیدههای عظیم و کمسرعتی را در خود جای داده که میتوانند ماهها در چشمانداز رصد ما مخفی بمانند. دفعهٔ بعد که ستارهای را در حال تار شدن ببینند، ستارهشناسان سایه را با دیدی تازه خواهند خواند—و تلسکوپهای قدرتمند را برای دنبالکردنِ داستانی که دههها بعد ادامه خواهد داشت، آماده خواهند کرد. این رویداد همچنین اهمیت شبکههای رصدی جهانی، اشتراک سریع دادهها و تحلیلهای پیوسته را برای ثبت و درک کامل رویدادهای گذرا در اخترفیزیک تأکید میکند.
نکات کلیدی برای پژوهشهای آینده شامل اهداف زیر است: رصدهای چندطولی (multi-epoch) برای تعیین تناوب احتمالی و پایداری ساختار حلقهها؛ طیفسنجی در ناحیۀ فروسرخ برای شناسایی ترکیبات آلی و معدنی گرد و غبار؛ و شبیهسازیهای دینامیکی برای بررسی نقش قمرانِ راهنما و احتمالات شکلگیری قمر. هر یک از این تلاشها اطلاعات حیاتی برای گسترشِ دانش ما از «حلقههای غولآسا»، «قرصهای پیرسیارهای»، و فرایندهای شکلگیری قمر و سیاره در محیطهای متنوع فراسیارهای فراهم میآورد.
منبع: scitechdaily
نظرات
آرش
منم تو چند تا دیتای اختفا کوتاه دیدم، ولی 200 روز؟ باورش سخته، کنجکاوم بدونم اندازه ذرات چقدره، اگه...
سفرمن
یه کم اغراق شده به نظر میاد، تصویر هنری همیشه بهتر از واقعیت، ولی فرصت نادره برای یاد گرفتن.
آسترو
تحلیلها خوبه، پیشنهاد برای جیمز وب و VLT خیلی بهجا است. منتظر طیفسنجی فروسرخ و دادههای دقیقتر هستم
راهسنج
وای، نصف سال خاموش؟ تصورش هم عجیبه! حلقهای به اندازهٔ نیم منظومه، جدی؟ هیجانزدهام ولی یه ذره شک دارم...
ارسال نظر