کشف نخستین کوتوله‌های قهوه‌ای سرد و کم‌نور

ستاره شناسان می‌گویند، کشف نخستین سامانه دوتایی کوتوله قهوه‌ای از نوع Y که سردترین و کم‌نورترین کوتوله‌های قهوه‌ای هستند، می‌تواند همه چیز را در نجوم تغییر دهد.

کد خبر: ۶۰۶۴۰۹

تاریخ: ۲۳ فروردين ۱۴۰۲ - ۱۵:۲۰

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از فیز، به تازگی چندین اکتشاف جدید در دنیای نجوم صورت گرفته است. به عنوان مثال، تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) قدیمی‌ترین سیاه‌چاله جهان را کشف کرد. اکنون، یک کشف پیشگامانه دیگر در این حوزه حاصل شده است.

دانشمندان اولین سامانه دوتایی کوتوله قهوه‌ای Y را شناسایی کرده‌اند. این یافته قابل‌توجه، فرصتی منحصر به فرد را برای مطالعه این اجرام آسمانی گریزان با جزئیات بیشتر ارائه می‌دهد.

بر اساس مطالعه‌ای که در تاریخ ۲۹ مارس در پایگاه arXiv.org منتشر شده، برای اولین بار یک سامانه دوتایی کوتوله قهوه‌ای از نوع Y کشف شده است که با دمای ۴۶۰ کلوین تقریباً در فاصله ۳۲.۷ سال نوری از ما در صورت فلکی جوی (Eridanus) قرار دارد.

کوتوله‌های قهوه‌ای اجرامی آسمانی هستند که بین طبقه بندی سیاره‌ها و ستارگان قرار می‌گیرند. آنها به اندازه کافی بزرگ نیستند که بتوانند همجوشی هسته‌ای را که ستارگانی مانند خورشید ما را نیرو می‌دهد، میزبانی کنند، اما به طور قابل توجهی بزرگتر از سیاره‌ها هستند.

اجرامی که کوتوله قهوه‌ای نامیده می‌شوند، توسط «شیو اس کومار» در دههٔ ۱۹۶۰ میلادی به صورت تئوری تعریف شدند و در ابتدا کوتوله‌های سیاه نامیده می‌شدند.

نخستین مشاهده بدون ابهام از یک کوتوله قهوه‌ای در سال ۱۹۹۵، پس از بیش از ۳۰ سال پیش‌بینی نظری رخ داد. نام این اجسام توسط ستاره‌شناس آمریکایی «جیل تارتر» در رابطه با رنگ مورد انتظار آن‌ها ابداع شد.

کوتوله‌های قهوه‌ای ستارگان کوچکی هستند که هنگام تشکیل‌شدنِ مرکزشان به اندازه کافی داغ نمی‌شوند تا فرآیند ذوب یا همجوشی هسته‌ای در آن‌ها به وجود آید. به عبارت دیگر آن‌ها به خورشیدهای نورانی و گرم تبدیل نمی‌شوند، بلکه بلافاصله پس از تشکیل، سرد می‌شوند و نوری از خود نمی‌تابانند، به گونه‌ای که به سختی دیده می‌شوند.

آنها جرم‌هایی کوچک‌تر از ستارگان و بزرگ‌تر از سیاره‌ها هستند که به علت کمبود جرم، واکنش‌های هسته‌ای در آن‌ها انجام نمی‌شود و در نتیجه از خود نور ندارند و چون بسیار دور هستند، دیده نمی‌شوند.

کوتوله‌های قهوه‌ای به سبب نیروی جاذبه فزاینده‌شان که در پی متراکم شدن دائمی آن‌ها پدید می‌آید، منتشرکننده نیرومند پرتوی فروسرخ هستند که با ابزارهای جدید اندازه‌گیری می‌شود. برخی از دانشمندان و ستاره‌شناسان این‌ها را همان جرم گمشده می‌دانند. کوتوله‌های قهوه‌ای در واقع مرگ ستاره‌ای از خود نشان نمی‌دهند و بیشتر به سیاره‌های غول‌آسا شبیه هستند تا به ستارگان. آنها حاصل فروریزش گرانشی و انقباض سحابی‌های پیش‌ستاره‌ای هستند، ولی جرم آن‌ها برای شروع واکنش‌های هسته‌ای در هسته‌شان کافی نیست.

تنها منبع انرژی یک کوتوله قهوه‌ای، انقباض گرانشی است. کوتوله‌های قهوه‌ای دمای پایینی دارند و درخشندگی آن‌ها بسیار کم است، از این رو مشاهده آن‌ها مشکل است. در سطح این ستارگان بادهای اتمسفری می‌وزد که چندان بی شباهت به بادهای کمربندی مشتری نیست.

مشاهده‌های جدید تلسکوپ فضایی جیمز وب تأیید می‌کند که در یکی از دنیاهای بیگانه، ابرهایی از جنس شن وجود دارد. این تلسکوپ گران‌قیمت توانسته ابرهای سیلیکاتی را در جو یک کوتوله قهوه‌ای تشخیص دهد. به گفته گروهی از ستاره‌شناسان، این اولین بار است که چنین موردی در یک جرم شبه‌سیاره‌ای در خارج از منظومه شمسی رویت می‌شود.

این گروه می‌گوید که یافته‌های تلسکوپ جیمز وب کاملاً مطابق با طیف دریافتی از یک کوتوله قهوه‌ای است. این نتایج نه تنها می‌تواند به ما در درک هرچه بهتر این «ستاره‌های شکست‌خورده» کمک کنند، بلکه نشانه‌ای از توانایی‌های بالای جیمز وب نیز هستند.

پیشتر نیز تلسکوپ جیمز وب توانسته بود مستقیماً از یک سیاره فراخورشیدی عکس بگیرد، اما داستان در مورد کوتوله‌های قهوه‌ای کمی متفاوت است. دانشمندان متوجه شدند که امواج دریافت شده به یک کوتوله قهوه‌ای به نام VHS ۱۲۵۶-۱۲۵۷ b تعلق دارد که در فاصله ۷۲ سال نوری از زمین قرار گرفته‌ است. جرم این ستاره شکست خورده به حدود ۱۹ برابر جرم مشتری می‌رسد و نسبتاً جوان به حساب می‌آید. اتمسفر آن نیز به رنگ قرمز است.

دانشمندان اولین‌بار در سال ۲۰۱۵ متوجه این کوتوله قهوه‌ای شده بودند و در آن زمان فکر می‌کردند که رنگ قرمز اتمسفر به ابرهای کوتوله مربوط باشد. به همین خاطر گروه مربوطه طیف فروسرخ دریافتی را بررسی کرد تا به ترکیب کوتوله قهوه‌ای پی ببرد.

عناصر مختلف، نور را جذب و سپس با طول موج دیگری منتشر می‌کنند. بنابراین از این روش می‌توان برای شناسایی آنها استفاده کرد. در واقع دانشمندان در طیف دریافتی به دنبال بخش‌های تاریک‌تر یا روشن‌تر می‌گردند. ترکیب جو VHS ۱۲۵۶-۱۲۵۷ b نیز شباهت زیادی به دیگر کوتوله‌های قهوه ای بررسی شده داشت، اما با این تفاوت که طول موج‌ها خیلی واضح‌تر بودند.

بر اساس مقایسه با طیف کوتوله‌های قهوه‌ای، شفافیت مولکولی و مدل‌های اتمسفری مشخص شد که در بخش‌هایی از طیف دریافت‌شده از تلسکوپ جیمز وب، آب، متان، کربن مونوکسید، کربن دی‌اکسید، سدیم و پتاسیم وجود دارند. آنها همان‌طور که انتظار داشتند ابرهایی از ذرات سیلیکات را نیز در یک لایه ضخیم ابری پیدا کردند. اندازه دانه‌های تشکیل دهنده این ابرها کمتر از یک میکرون است و گفته می‌شود که احتمالاً از موادی همچون الیوین، کوارتز و انستاتیت تشکیل شده باشند. در هر صورت، آن یافته جدید تلسکوپ جیمز وب تأیید کرد که ممکن است کوتوله‌های قهوه‌ای توسط ابرهایی از سیلیکات احاطه شده باشند و به همین خاطر روشنایی آنها متغیر جلوه می‌کند.

اما اکنون در این جدیدترین کشف، یک سامانه دوتایی از کوتوله‌های قهوه‌ای از نوع Y که سردترین و کم‌نورترین اجرام زیر ستاره‌ای هستند، کشف شده است.

همانطور که گفته شد، کوتوله‌های قهوه‌ای در کلاس Y با دمای کمتر از ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد، سردترین و کم‌نورترین اجرام زیر ستاره‌ای هستند و همین امر، تشخیص و مطالعه آن‌ها را بسیار دشوار می‌کند.

این منظومه دوتایی تازه کشف شده موسوم به WISE J۰۳۳۶۰۵.۰۵ - ۰۱۴۳۵۰.۴ در صورت فلکی جوی قرار دارد و از دو کوتوله قهوه‌ای نوع Y تشکیل شده است که به دور یکدیگر می‌چرخند. این دو کوتوله قهوه‌ای با استفاده از دوربین فروسرخ نزدیک(NIRCam) روی تلسکوپ فضایی جیمز وب شناسایی شدند.

کشفی که چشم انداز مطالعات نجوم را تغییر می‌دهد

ستاره‌شناسان به رهبری پِر کالیسِندورف در دانشگاه میشیگان به کشف هیجان انگیزی دست یافته‌اند. آنها از وجود یک جرم همراه برای کوتوله قهوه‌ای W۰۳۳۶ پرده‌برداری کردند. این رصد به لطف تلسکوپ فضایی جیمز وب در بررسی ۲۰ کوتوله Y در سپتامبر ۲۰۲۲ امکان‌پذیر شد.

کشف این سامانه دوتایی کوتوله قهوه‌ای نوع Y تازه آغاز کار است. این کشف می‌تواند بینش جدیدی در مورد شکل‌گیری سیارات به بشر ارائه دهد. کوتوله‌های قهوه‌ای ویژگی‌های مشابهی با غول‌های گازی مانند مشتری دارند و مطالعه شکل‌گیری آن‌ها می‌تواند به اخترشناسان در درک بهتر نحوه تشکیل سیاره‌ها کمک کند.

تخمین زده می‌شود که کوتوله قهوه‌ای اصلی در منظومه W۰۳۳۶  بین ۸.۵ تا ۱۸ برابر بزرگتر از مشتری باشد. این اندازه آن را در محدوده جرم یک کوتوله Y قرار می‌دهد.

همچنین وجود همراه به اخترشناسان این امکان را داده است که سن این منظومه را بین ۱ تا ۳ میلیارد سال تخمین بزنند.

به نظر می‌رسد باید منتظر پیشرفت‌های هیجان‌انگیزی در این زمینه در آینده باشیم، زیرا پژوهشگران و ستاره‌شناسان به شکل خستگی‌ناپذیر برای کشف اسرار کیهان تلاش می‌کنند. این کشف مهم تازه شروع کار است و ما می‌توانیم انتظار پیشرفت‌های نجومی بیشتری را داشته باشیم.