کشف اولین سیاره‌ غول‌آسا در اطراف یک کوتوله‌ سفید

ستاره‌ای روبه نابودی در ابعاد زمین را درنظر بگیرید که سیاره‌ای غول آسا در ابعاد مشتری در مدار آن قرار دارد و هر ۳۴ ساعت به دور آن می‌چرخد. به‌نظر عجیب می‌رسد که شیئی کوچک‌تر اما متراکم جرمی با این ابعاد را کنترل کند. ابعاد کوتوله‌ی سفید را می‌توان برابر با لکه‌ی سرخ بزرگ سیاره‌ی مشتری دانست. با این توصیف می‌توان به شگفتی این منظومه‌ی ستاره‌ای پی برد.

به‌گفته‌ی یان کراسفیلد، استادیار فیزیک و نجوم دانشگاه کانزاس و یکی از مؤلفان پژوهش، اولین‌بار است که سیاره‌ای غول‌آسا در اطراف کوتوله‌ای سفید کشف می‌شود. این پژوهش به رهبری آندرو واندربرگ از دانشگاه ویسکانسین مادیسون در مجله‌ی Nature منتشر شد. در سال ۲۰۱۵، واندربرگ و همکاران او از کشف سیاره‌ای کوچک یا احتمالا یک سیارک خبر دادند که دور ستاره‌‌ای از نوع کوتوله‌ی سفید می‌چرخید؛ اما یافته‌ی جدید به‌دلیل بزرگی سیاره، منحصر‌به‌فرد است.

در فاصله‌ی تنها چند میلیارد سال، سوخت خورشید به پایان خواهد رسید و به غولی سرخ و بزرگ تبدیل خواهد شد. در مرحله‌ی بعد، خورشید به کوتوله‌ای سفید و کوچک در ابعاد زمین تبدیل می‌شود که جرم آن برابر با نیمی از جرم فعلی خورشید است. کوتوله‌ی سفید در حین سردشدن گرما و نوری را از خود منتشر می‌کند؛ اما دیگر فاقد فرایند همجوشی هسته‌ای خواهد بود. این سرنوشت برای دیگر ستاره‌های مشابه خورشید در کل کیهان رقم خواهد خورد. طبق پژوهش جدید، سیاره‌های خارجی منظومه‌های ستاره‌ای می‌توانند از مرگ ستاره‌ی خود جان سالم به در ببرند. حالا این پژوهش جدید الهام‌بخش ستاره‌شناس‌ها برای جستجوی اجرامی مشابه در اطراف کوتوله‌های سفید شده است.

ستاره‌شناس‌ها برای کشف سیاره‌ی WD 1856b در اطراف ستاره‌ی کوتوله‌ی سفید از روش گذار و اسکن‌های مادون قرمز استفاده کردند. آن‌ها با استفاده از تلسکوپ فضایی تس ناسا، هر ۱/۴ روز یک بار، نوسان‌های نوری کوتوله‌ی سفید را ضبط کردند. نوسان‌ها علامت بالقوه‌ای از گذار سیاره‌ از مقابل ستاره‌‌ی میزان هستند. مؤلفان، این داده‌ها را با داده‌های مادون قرمز تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا که در ماه ژانویه‌ی گذشته جمع‌آوری شده بودند، تأیید کردند. پژوهشگرها با تحلیل این منظومه‌ی ستاره‌ای در طول موج‌‌های مادون قرمز، متوجه شدند سیاره‌ای در اطراف کوتوله‌ی سفید وجود دارد. به‌گفته‌ی کراسفیلد:

ستاره‌های داغ‌تر معمولا نور مادون قرمز زیادی را منتشر می‌کنند؛ درحالی‌که سیاره‌های سرد نور کمتری را منتشر می‌کنند. به‌همین‌دلیل، نور مادون قرمز بیشتری را مشاهده نکردیم که بتواند به تأیید این کشف جدید کمک کند.

برای تأیید کشف یادشده از تعداد زیادی از تلسکوپ‌های زمینی استفاده شد. بر اساس حدس مؤلفان، سیاره‌ی WD 1856b به‌لطف مسافت زیاد، از گذار ستاره‌ی میزبان خود به غول سرخ جان سالم به در برده است. به‌گفته‌ی کراسفیلد: «اگر سیاره‌ی جدید از همان ابتدا در نقطه‌ی فعلی خود قرار داشت از مرگ ستاره‌ی میزبان جان سالم به در نمی‌برد.» به همین دلیل باید در فاصله‌ی دورتری از ستاره‌ی میزبان قرار می‌گرفت تا بتواند به حیات خود ادامه دهد. در نهایت پس از تبدیل ستاره به کوتوله‌ی سفید، سیاره‌ هم به ستاره‌ی خود نزدیک‌تر شد.

طبق شبیه‌سازی پژوهشگرها، یک سناریوی دیگر هم وجود دارد: با بلعیده‌شدن سیاره‌های داخلی توسط غول سرخ، مدار WD 1856b ثبات خود را از دست داده و وارد مداری بیضی شکل شده است. این مدار در بازه‌های کیهانی مختلف به مرور کوچک‌تر شد تا بالاخره به مدار دایره‌ای فعلی تبدیل شد. به گفته‌ی کراسفیلد:

 معتقدیم ستاره‌‌ی موردنظر دقیقا ۶ میلیارد سال پیش مرده و به کوتوله‌ای سفید تبدیل شده است. دقیقا زمانی‌که هنوز اثری از خورشید، زمین و منظومه‌ی شمسی وجود نداشت.

این پدیده نه غیرممکن است نه محتمل. بلکه می‌توان با اندازه‌گیری ترکیب جوی سیاره با تلسکوپ فضایی جیمز وب که سال آینده پرتاب خواهد شد به پاسخی قطعی رسید.

درواقع WD 1856b در مداری نسبتا پایدار قرار دارد و تقریبا ۸۰ سال نوری از زمین فاصله دارد؛ بنابراین دانشمندان می‌توانند در سال‌های آینده به بررسی آن بپردازند. تنها خصوصیات قطعی به‌دست‌آمده از این سیاره، ابعاد (کمی بزرگ‌تر از مشتری)، دوره‌ی گردش (۳۴ ساعت) و دمای تقریبی آن (زیر سطح انجماد) هستند. رصدهای آینده می‌توانند داده‌های بیشتری را درباره‌ی شکل‌گیری و چگونگی گذار آن به نقطه‌ی کنونی فراهم کنند.از طرفی کوتوله‌های سفید می‌توانند در گذارهای بعدی به کوتوله‌های قهوه‌ای و حتی کوتوله‌های سیاه فاقد نور یا گرما تبدیل شوند. طبق پژوهشی جدید، بزرگ‌ترین کوتوله‌های سیاه در نهایت به شکل سوپرنوا منفجر می‌شوند؛ اما این اتفاق ممکن است در فاصله‌ی تریلیون‌ها سال رخ دهد.