دو کوتوله قهوهای و دو کوتوله سرخ؛ کشف نادر یک سیستم چهارگانه در کهکشان راه شیری
ژنگهوا ژانگ، اخترشناس از دانشگاه نانجینگ در چین، و تیم او مشغول کاوش در فهرست ستارگان بهمنظور شناسایی کوتولههای قهوهای سرد بودند؛ این اجرام میانستارهای بهنوعی در بین سیارهها و ستارهها قرار میگیرند. آنها در این مسیر به یک کشف منحصر بهفرد و نادر در کهکشان راه شیری دست یافتند.
در ابتدا، اخترشناسان گمان کردند که یک کوتوله قهوهای تنها در حال چرخش در مدار یک ستاره درخشان مستقل است؛ اما تحقیقات بیشتر نشان داد که این کوتوله قهوهای در واقع دو مورد است. پس از انتشار مقالهای در این زمینه، دکتر ژانگ اشاره کرد که آنها در ادامه متوجه شدند ستاره مادر کوتولههای قهوهای نیز به دو بخش تقسیم میشود.
آدام بورگاسر، اخترفیزیکدان و مدیر آزمایشگاه ستارههای سرد در دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو که در این کشف مشارکت داشته، به نیویورکتایمز اظهار کرد: «من تمایل دارم این سیستم را یک “دوبل-دوبل” بنامم». پژوهشگران در مقالهای که تابستان امسال در نشریه MNRAS منتشر شد، به تشریح این منظومه چهارگانه پرداختند: شامل یک کوتوله قهوهای که به دور یک کوتوله قهوهای دیگر در مداری با دو ستاره درخشانتر میچرخد و این دو ستاره نیز به دور یکدیگر حرکت میکنند.
کشف اخیر به دانشمندان این امکان را میدهد که درک بهتری از ویژگیهای کوتولههای قهوهای بهدست آورند. این اجرام مشابه ستارهها بلکه بهدلیل کمبود جرم لازم جهت همجوشی هیدروژن، بهعنوان “ستارگان ناموفق” شناخته میشوند. آنها جوی مشابه به غولهای گازی بزرگ همچون مشتری یا زحل دارند.
با این حال، به دلیل سرد و کمنور بودن، مطالعه بر روی کوتولههای قهوهای چالشبرانگیز است. اخترشناسان عموماً به جستجوی کوتولههای قهوهای چرخان در مدار نظامهای دوتایی میپردازند؛ چراکه این نوع سیستمها روشنتر بوده و اندازهگیری نور آنها آسانتر است.
دکتر بورگاسر میگوید، این زوجهای کوتوله قهوهای و ستارگان درخشانتر معمولاً از ماده مشابهی تشکیل میشوند و در زمان و مکان یکسان ظهور پیدا کردهاند. به این ترتیب، اندازهگیری درخشش ستارههای درخشان به تخمین ویژگیهای کوتولههای کمنور، اعم از سن، دما و ترکیب شیمیایی کمک میکند.
چنین منظومههایی به یک معیار کلیدی برای درک و بررسی کوتولههای قهوهای مجزا در گستره کهکشان و فرایندهای شکلگیری و تکامل کمجرمترین ستارهها تبدیل شدهاند. دکتر بورگاسر در ادامه افزود: «یافتن دو کوتوله قهوهای در پیرامون دو ستاره درخشان، بهواقع “دو برابر کمک میکند”». وی همچنین ادامه داد: «این سیستم استانداردی فوقالعاده به شمار میآید.»
بیشتر بخوانید
دکتر ژانگ و تیمش برای شناسایی کوتولههای قهوهای در سیستمهای دوتایی، از پایگاههای داده ستارهای که بر اساس اطلاعات دو فضاپیمای بازنشسته، شامل کاوشگر نقشهبردار فروسرخ میدان وسیع ناسا (WISE) و تلسکوپ گایا از آژانس فضایی اروپا ایجاد شده بود، بهرهبرداری کردند.
پژوهشگران در ابتدا موفق به شناسایی یک کوتوله قهوهای و یک ستاره درخشان منفرد در فاصله تقریبی ۸۲ سال نوری از زمین شدند، در مداری که بیش از ۱۶۰۰ برابر فاصله زمین تا خورشید طول دارد. ولی هر دو جسم درخشش بیشتری نسبت به حد انتظار داشتند. اندازهگیری طیف نوری آنها با تلسکوپ تحقیقات اخترشناسی جنوبی واقع در شیلی به اخترشناسان این امکان را داد تا تأیید کنند که آن دو واقعاً یک جفت هستند.
دو ستاره درخشانتر از یک جفت کوتوله سرخ تشکیل شدهاند که بهعنوان رایجترین نوع ستارهها در کهکشان ما مطرح میشوند. هر یک از این ستارهها تقریباً ۱۷ درصد جرم خورشید را دارند. دکتر ژانگ بیان میکند که درخشش ترکیبی این دو ستاره حدود صد هزار برابر ضعیفتر از درخشش ستاره قطبی در نور مرئی است.
در مقابل، کوتولههای قهوهای تقریباً هیچ نوری در بخش مرئی طیف از خود ساطع نمیکنند. هر کدام از آنها تقریباً به اندازه سیاره مشتری هستند و متان نیز در جو آنها قابل شناسایی است. به گفته دکتر بورگاسر، احتمالاً میلیاردها کوتوله قهوهای مشابه در کهکشان ما وجود دارد، هرچند تا کنون تنها حدود ۳۰ مورد آنها در اطراف ستارههای درخشان شناسایی شدهاند.
تجزیه و تحلیلهای آینده، احتمالاً با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا، به پژوهشگران کمک خواهد کرد تا تصاویر دقیقتری از این دو کوتوله قهوهای بهدست آورند و جرم دقیق آنها را محاسبه کنند. در نتیجه، میتوان از این اطلاعات بهعنوان معیاری برای سایر اجرام مشابه در کهکشان استفاده کرد.
تحقیقات آینده در حوزه ستارهشناسی، از جمله با تلسکوپ فضایی اقلیدس و رصدخانه زمینی ورا روبین، به اخترشناسان این امکان را میدهد تا کوتولههای قهوهای کمنور بیشتری را در سرتاسر کهکشان راه شیری کشف کنند.
وجود منظومههای چهارگانه ستارهای پدیدهای نادر نیست؛ اخترشناسان داشتهاند که چیدمانهایی با حداکثر هفت جسم ستارهای را نیز شناسایی کردهاند. وجود چنین سیستمهایی نشان میدهد که آنها قادر به تحمل فرآیندهای شکلگیری اولیه ستارهای هستند. ستارگانی که فاصله کمی از یکدیگر دارند، ممکن است تحت تأثیر نیروی گرانشی یکدیگر قرار گیرند و با سرعتهای بسیار بالایی در کهکشان پراکنده شوند.
