داستان سیاره‌ای که تسلیم مرگ ستاره‌اش نشد و حتی جو خود را نیز حفظ کرد

کیهان استعداد عجیبی در رقم‌زدن رویدادهای بعید دارد. در سال ۲۰۲۰، اخترشناسان به کشفی گیج‌کننده دست یافتند: یک سیاره غول‌پیکر گازی به نام WD 1856b که به دور هسته سوخته و به‌جامانده از ستاره‌ای خورشیدمانند و مرده می‌چرخد.

اکنون، پژوهشگران در مطالعه‌ای جدید، از کشفی به‌مراتب شگفت‌انگیزتر خبر داده‌اند: سیاره WD 1856b نه‌تنها به دور بقایای درخشان ستاره‌اش می‌چرخد، بلکه جو نیز دارد و هنوز هم گرم است. رایان مک‌دونالد، اخترفیزیک‌دان دانشگاه سنت اندروز و نویسنده اصلی مطالعه، می‌گوید: «طیف نوری این سیاره به هیچ‌یک از طیف‌های سیاره‌های فراخورشیدی که تاکنون دیده بودیم شباهتی نداشت. همین موضوع موجب شد اعضای تیم ما حسابی سردرگم شوند.»

برای درک اینکه چرا سیاره WD 1856b تا این اندازه رازآلود است، ابتدا باید ببینیم مرگ خورشید ما چگونه رقم خواهد خورد.

ستاره‌هایی مانند خورشید جرم کافی برای انفجار در قالب ابرنواخترهای باشکوه را ندارند. در عوض، ابتدا منبسط می‌شوند و رنگی متمایل به قرمز پیدا می‌کنند و به غول سرخ تبدیل می‌شوند. سپس لایه‌های بیرونی خود را از دست می‌دهند و به جسمی به نام کوتوله سفید فرو می‌پاشند. کوتوله سفید بقایای ستاره است که با وجود اندازه‌ی بسیار کوچک‌تر نسبت به ستاره اولیه، همچنان بخش بزرگی از جرم آن را در خود حفظ کرده است.

مرگ ستارگان خورشیدمانند بیشتر شبیه خاموش‌شدن تدریجی یک شعله است تا انفجاری مهیب. اما آشفتگی ناشی از مرگ آن‌ها همچنان برای سیاره‌های پیرامونشان فاجعه‌بار است؛ برخی از آن‌ها در دل ستاره‌ی در حال انبساط بلعیده می‌شوند و برخی دیگر با تضعیف گرانش ستاره، به مدارهای دورتر رانده و حتی بعضی به‌طور کامل از منظومه به بیرون پرتاب می‌شوند. بااین‌حال، WD 1856b به شکلی شگفت‌انگیز از مرگ ستاره‌اش جان سالم به در برده است.

طول یک سال در WD 1856b فقط حدود ۳۴ ساعت است. همین فاصله‌ی بسیار اندک با ستاره و داشتن مداری چنان فشرده، این پرسش را پیش می‌کشد که سیاره اصلاً چگونه به چنین جایگاهی رسیده است. آیا ممکن است هنگام تبدیل‌شدن ستاره به غول سرخ بلعیده شده و پس از فروپاشی آن، دوباره به بیرون رانده شده باشد؟

کریستوفر اوکانر، استاد دانشگاه نورث‌وسترن و یکی از نویسندگان مطالعه، در بیانیه‌ای گفت: «دو نظریه وجود دارد. یکی اینکه سیاره هنگام مرگ ستاره میزبانش بلعیده شده اما توانسته درون آن دوام بیاورد. نظریه دیگر می‌گوید مهاجرت سیاره به نزدیکی ستاره، در اثر فشار گرانشی دیگر اجرام موجود در منظومه رخ داده است.»

پاسخ معما در گرمای سیاره نهفته بود. پژوهشگران با ترکیب اندازه‌گیری‌های دمای سیاره، جرم آن و مدل‌های مربوط به روند سردشدن سیاره‌های غول‌پیکر در گذر زمان، در عمل تاریخچه حرارتی این سیاره را به عقب بازسازی کردند.

براساس نظریه نخست اوکانر، اگر سیاره واقعاً در دل غول سرخ زنده مانده بود، باید گرمای بسیار بیشتری از آنچه پژوهشگران مشاهده کردند، در خود حفظ کرده باشد. این نتیجه نشان می‌دهد که احتمالاً نظریه دوم درست است؛ یعنی سیاره بیش از یک میلیارد سال در فاصله‌ای امن‌تر از ستاره قرار داشته و سپس به‌تدریج به سمت داخل مهاجرت کرده است.

مک‌دونالد می‌گوید: «هر بار که سیاره از نزدیکی کوتوله سفید عبور می‌کند، بخشی از انرژی مداری خود را به گرما تبدیل می‌کند و در نتیجه، دورترین نقطه مدارش اندکی به ستاره نزدیک‌تر می‌شود.» او می‌افزاید اگر در اوج این فرایند با دوربین فروسرخ به آن نگاه کنید، حتی می‌توانید درخشش سیاره را ببینید.

مطالعه‌ی پژوهشگران پیامدهای جالبی برای آینده منظومه شمسی نیز دارد. حدود پنج میلیارد سال دیگر، خورشید نیز همین مسیر را پشت سر خواهد گذاشت؛ بدین صورت که اول به غول سرخ تبدیل می‌شود و سپس در غالب کوتوله سفید فرو می‌پاشد. زمین تقریباً به‌طور قطع از این فرایند جان سالم به در نخواهد برد؛ اما داستان غول‌های گازی منظومه شمسی متفاوت است.

مک‌دونالد می‌گوید: «مشتری حتی پس از آنکه هسته باقی‌مانده خورشید به اخگری نیمه‌خاموش تبدیل شود، همچنان عمری بسیار طولانی در پیش خواهد داشت.»

مک‌دونالد در پایان می‌گوید: «علم سیاره‌های فراخورشیدی داستانی بی‌پایان از بازتعریف مرزهای ممکن است. فرقی نمی‌کند طرفدار داستان‌های علمی‌تخیلی باشید، دانشمند باشید یا حتی دانش‌آموز؛ چه کسی دوست ندارد بداند وقتی خورشید بمیرد، چه اتفاقی خواهد افتاد؟»

مطالعه در نشریه نیچر منتشر شده است.