462 دقیقه
حدود ۴.۵ میلیون سال پیش دو ستارهٔ داغ و پرجرم — که اکنون جزئی از صورت فلکی کانیس ماژوریس هستند — از کنار منظومهٔ خورشیدی عبور کردند و آنقدر نزدیک آمدند که محیط بینستارهای محلی را دگرگون ساختند. شبیهسازیهای جدید نشان میدهد نور فرابنفش شدید این ستارگان به یونیزه شدن گاز کمچگال پیرامون خورشید کمک کرده و ردپاهایی برجای گذاشته که دانشمندان هنوز قادر به اندازهگیری آنها هستند.
یک برخورد ستارهای نزدیک و دلیل اهمیت آن
ستارهشناسان حرکات ستارگان نزدیک را ردیابی کرده و همسایگی خورشید را در چند میلیون سال گذشته مدلسازی کردند. آنها دریافتند که دو ستارهٔ نوع B — اپسیلون کانیس ماژوریس و بتا کانیس ماژوریس — احتمالاً در فاصلهٔ حدود ۳۲ سال نوری از منظومهٔ خورشیدی تقریباً ۴.۴ تا ۴.۵ میلیون سال پیش عبور کردهاند. در آن فاصله این ستارگان آبی-سفید بهمراتب روشنتر از هر چیزی که امروز در آسمان میبینیم بودند؛ مایکل شال از دانشگاه کلرادو بولدر اشاره میکند که «این دو ستاره دستکم چهار تا شش برابر روشنتر از سیریوس امروزی میبودند و بیشک روشنترین اجرام آسمان بهشمار میرفتند.»
گرچه این ستارگان پس از آن از محل عبور دور شدند و اکنون در فاصلهٔ حدود ۴۰۰–۵۰۰ سال نوری قرار دارند، مطالعه نشان میدهد تابش فرابنفش آنها هنگام عبور از نزدیکی، اتمهای ابرهای بینستارهای مجاور را یونیزه کرده است. یونیزاسیون زمانی رخ میدهد که فوتونهای پرانرژی الکترونها را از اتم جدا کنند و ذرات بارداری تولید کنند که در مشاهدات مدرن قابل آشکارسازی هستند — پدیدهای که در علوم فضا به نام یونیزاسیون بینستارهای شناخته میشود.
حفرهٔ محلی و نواحی یونیزهشده درون آن
خورشید و سیارات پیرامون آن داخل یک حفرهٔ کمچگال در کهکشان راه شیری قرار دارند که به آن «حباب محلی» میگویند. درون این حباب، تودههای کوچک و متراکمتری وجود دارند که به ابرهای بینستارهای محلی معروفاند؛ این ابرها که تقریباً ۳۰ سال نوری ابعاد دارند، امروز منظومهٔ خورشیدی را دربر گرفتهاند. مشاهدات نشان میدهد میزان یونیزاسیون در این ابرها بیش از انتظار است: حدود ۲۰٪ از اتمهای هیدروژن و تا ۴۰٪ از اتمهای هلیوم بهصورت باردار و یونیزه شدهاند نه در حالت خنثی.
این سهمهای یونیزاسیون نشاندهنده وجود منابع قوی فوتونهای پرانرژی در گذشتهٔ نزدیک هستند. منابع شناختهشده — مانند پلاسما داغ در لبهٔ حباب محلی یا بقایای ابرنواخترهای مجاور که در شکلگیری حباب نقش داشتهاند — بهتنهایی قادر به توضیح کامل سطوح اندازهگیریشده نبودند. برای پر کردن این شکاف، پژوهشگران شبیهسازیهایی اجرا کردند که در آن ستارگان در حرکت، ابرها در رانش و میدانهای تابشی در گذار زمانی لحاظ شده بودند. نتایج نشان داد حداقل شش عامل در وضعیت کنونی یونیزاسیون دخیل بودهاند: تابش پلاسما مرزی، سه کوتولهٔ سفید داغ و دو ستارهٔ کانیس ماژوریس یعنی اپسیلون و بتا.
نموداری از ابر بینستارهای محلی
آنچه شبیهسازیها دربارهٔ زمانبندی و مکانیزمها نشان میدهند
مدلها فضای محلی را مانند یک پازل پویا در نظر میگیرند: خورشید به دور کهکشان میچرخد، ستارگان مجاور مهاجرت میکنند و ابرهای گازی جابهجا میشوند. هنگامی که تیم پژوهشی ساعت را چند میلیون سال به عقب برد، مجموع شار فرابنفش این شش منبع با سطوح یونیزاسیونی که امروز آشکار میکنیم تطابق داشت. ستارگان نوع B مانند اپسیلون و بتا کانیس ماژوریس بهویژه در یونیزهکردن مؤثر هستند زیرا دمای سطحی و انتشار فرابنفش آنها بسیار بیشتر از خورشید است. در هنگام عبور از این منطقه، تابش آنها مسیرهایی از گاز داغ و یونیزه شده درون ابرهای محلی پدید آورده است.
یونیزاسیون دائمی نیست. با گذشت زمان، الکترونهای آزاد مجدداً با یونها ترکیب شده و اتمها را به حالت خنثی بازمیگردانند. پایداری سطح بالای یونیزاسیون بنابراین محدودیتهایی بر زمان وقوع رویدادهای یونیزهکننده میگذارد — سازگار با عبوری که چند میلیون سال پیش رخ داده تا با رویدادی بسیار قدیمیتر.
پیامدها برای منظومهٔ خورشیدی و محیط آینده
فعلاً قرار داشتن درون ابرهای بینستارهای محلی تا حدی نقش حفاظتی دارد: این ابرها شرایط محیط بینستارهای را که هلیوسفر (حباب حفاظتی خورشید) با آن مواجه میشود تعدیل میکنند. اما منظومهٔ خورشیدی نسبت به این ابرها در حرکت است و برآوردها نشان میدهد ممکن است کمتر از ۲٬۰۰۰ سال دیگر این کیسهٔ محلی را ترک کنیم. وقتی این اتفاق بیفتد، هلیوسفر ممکن است با چگالیها و میدانهای تابشی متفاوتی مواجه شود که میتواند سبب تغییر در نفوذ پرتوهای کیهانی و شرایط هوافضایی در لبهٔ هلیوسفر شود — موضوعی با پیامدهای مهم برای فضاپیمایی و محیط فضایی نزدیک زمین.
این مطالعه که در نشریهٔ The Astrophysical Journal منتشر شد نشان میدهد برخوردهای گذرا با ستارگان — حتی در مقیاسهای نسبتاً دور — میتوانند اثراتی پایدار و قابل اندازهگیری بر محیط کهکشانی محلی برجای بگذارند. فهم بهتر فرآیندهای یونیزاسیون بینستارهای، تابش فرابنفش ستارگان نوع B و تعامل آنها با ساختارهای مثل حباب محلی، برای تفسیر دادههای بینستارهای که توسط فضاپیماها و رصدخانههای زمینی بهدست میآید ضروری است.
دیدگاه کارشناسی
دکتر النا رامیرز، اخترفیزیکیست متخصّص هلیوسفر، میگوید: «این پژوهش بهخوبی نشان میدهد که اکوسیستم کهکشانی محلی هم توسط ستارگان در حرکت و هم توسط رویدادهای انفجاری شکل میگیرد. یک ستارهٔ نوع B عبوری لازم نیست خیلی نزدیک باشد تا تأثیر قابل اندازهگیری بگذارد — تابش فرابنفش آن میتواند فاصلههای زیادی را طی کرده و حالت بارِ هیدروژن و هلیوم را تغییر دهد، چیزی که ما اکنون مشاهده میکنیم. این به توضیح ارقام معمایی یونیزاسیون کمک میکند و تصویری روشنتر از تاریخ کهکشانی نسبی منظومهٔ خورشیدی ارائه میدهد.»
درک این فرآیندها به پژوهشگران کمک میکند تا اندازهگیریهای بینستارهای را که توسط فضاپیماها و تجهیزات زمینی انجام میشود بهتر تفسیر کنند و پیشبینیهای دقیقتری دربارهٔ واکنش هلیوسفر در مسیر خورشید در میان یک همسایگی کهکشانی در حال تغییر ارائه دهند. این مطالعات برای علوم اخترفیزیک، تحقیق در مورد جابهجایی ستارگان، یونیزاسیون بینستارهای و مدلسازی هلیوسفر اهمیت کلیدی دارند.
منبع: sciencealert
نظرات
ابرنور
جالبه ولی یه کم اغراق داره، یعنی واقعا عبور از ۳۲ سال نوری این همه اثر موندگار گذاشته؟ باید با دادههای بیشتری چک شه، فعلا محتاطم
آرمین
من تو یه پروژه هلیوسفری با دادههای Voyager کار کردم، همین ناسازگاری یونیزاسیون رو دیدیم. این نتیجه منطقیه، ولی کنجکاوم ببینم دادههای جدید چی میگن، زود باشین!
استروست
آیا مدلها همه چیزو پوشش دادن؟ مثلا تاثیرات طولانیمدت پلاسما یا منابع دیگه رو هم دقیق حساب کردن یا یه جاهایی کموکسری هست...
دیتاپالس
وای، جدی؟ فکرش هم عجیبِ... ستارههای نوع B تونستن انقدر محیط محلی ما رو تغییر بدن، آسمون اون موقع باید فوقالعاده روشن بوده، شگفتزدهم
ارسال نظر