تولد ققنوس‌وار از خاکستر ستاره مرده؛ کشف نخستین شواهد از سیاره‌های نسل دوم

مرگ یک ستاره لزوماً به معنای پایان عمر منظومه سیاره‌ای آن نیست. اخترشناسان جرمی را شناسایی کرده‌اند که اگر ماهیت آن تأیید شود، می‌تواند نخستین نمونه شناخته‌شده از سیاره نسل دوم باشد؛ دنیایی که نه همراه با ستاره مادر، بلکه پس از مرگ آن و از بقایای ستاره شکل گرفته است.

وجود چنین سیاره‌هایی بیش از ۱۵ سال پیش به‌صورت نظری پیش‌بینی شده بود، اما تاکنون شواهد مستقیمی از آن‌ها به دست نیامده بود. پژوهشگران اکنون در اطراف ستاره‌ای از نوع کوتوله سفید به نام HS 0209+0832، نشانه‌هایی یافته‌اند که با شکل‌گیری یک سیاره جدید پس از مرگ ستاره سازگار است.

جیمی ویلیامز، اخترشناس دانشگاه وارویک و نویسنده اصلی پژوهش، شکل‌گیری سیاره پس از مرگ ستاره را به تولد دوباره ققنوس تشبیه می‌کند: «ققنوس از خاکستر سلف خود دوباره متولد می‌شود و این سیاره نیز از خاکستر ستاره شکل گرفته است.»

اگر این تفسیر درست باشد، کشف جدید نشان می‌دهد که منظومه‌های سیاره‌ای می‌توانند پس از مرگ ستاره مادر، فرصتی برای شروع دوباره داشته باشند.

برای درک این سناریوی عجیب، ابتدا باید به پایان عمر ستاره‌ای شبیه خورشید نگاه کنیم. ستارگان خورشیدمانند در بخش عمده عمرشان در مرحله‌ای موسوم به رشته اصلی قرار دارند و در هسته خود هیدروژن را به هلیوم تبدیل می‌کنند. پس از مصرف شدن سوخت هیدروژنی هسته، ستاره متورم و به غول سرخ تبدیل می‌شود.

در این مرحله، ستاره لایه‌های بیرونی خود را به فضا پس می‌زند. سرانجام هسته باقی‌مانده به جسمی بسیار کوچک، داغ و چگال به نام کوتوله سفید تبدیل می‌شود. کوتوله سفید دیگر ستاره فعال به معنای معمول نیست؛ بلکه هسته فشرده ستاره‌ای مرده است که جرمی چشمگیر را در حجمی تقریباً هم‌اندازه زمین جای داده است.

اما مرگ ستاره می‌تواند مواد بسیار زیادی را در اطراف آن باقی بگذارد. اگر این مواد در قرصی از بقایای ستاره‌ای جمع شوند، در شرایط مناسب ممکن است دوباره به هم بپیوندند و جرم‌های سیاره‌ای جدیدی بسازند. به چنین اجرامی، سیاره نسل دوم گفته می‌شود.

سرنخ اصلی در مورد HS 0209+0832 از جایی غیرمنتظره به دست آمد: ترکیب شیمیایی آن. کوتوله‌های سفید معمولاً جوهایی بسیار ساده دارند. به دلیل گرانش شدید این اجرام، عناصر سنگین به سمت مرکز آن‌ها فرو می‌روند و لایه‌های بیرونی عمدتاً از هیدروژن و هلیوم تشکیل می‌شوند.

بااین‌حال، اخترشناسان می‌دانند که بخش چشمگیری از کوتوله‌های سفید حاوی عناصری سنگین‌تر مانند سیلیکون و آهن هستند. تصور می‌شود این مواد از سیاره‌ها یا سیارک‌هایی آمده باشند که ستاره پس از متورم‌شدن، آن‌ها را بلعیده است. اما HS 0209+0832 وضعیت متفاوتی دارد.

نیوبیوم فلزی سخت و نقره‌ای‌رنگ است که در صنایعی مانند ساخت جواهرات، سامانه‌های موشکی و ابررساناها کاربرد دارد. این عنصر روی زمین نسبتاً کمیاب است و پیش از این هرگز در کوتوله‌ای سفید مشاهده نشده بود.

به‌طور دقیق، مقدار نیوبیم شناسایی‌شده در اطراف HS 0209+0832 حدود هزار برابر بیشتر از مقدار آن در خورشید است. اما چرا این موضوع اهمیت دارد؟

نیوبیم می‌تواند از طریق فرایندی به نام فرایند s یا «گیراندازی آهسته نوترون» شکل بگیرد. این فرایند در مراحل پایانی زندگی برخی ستاره‌های غول سرخ رخ می‌دهد و در جریان آن، هسته‌های اتمی با جذب نوترون و سپس واپاشی، به تدریج به عناصر سنگین‌تر تبدیل می‌شوند. وقتی ستاره می‌میرد، بخشی از موادی که در این فرایند تولید شده‌اند، به فضا پرتاب می‌شوند.

پژوهشگران احتمال می‌دهند که مواد غنی از عناصر ستاره پس از مرگ آن در اطرافش باقی مانده و سرانجام به شکل سیاره‌ای جدید تجمع کرده باشند. به بیان ساده‌تر، سیاره احتمالی ممکن است از موادی ساخته شده باشد که خود ستاره در واپسین مرحله زندگی‌اش تولید کرده بود.

در این سناریو، کوتوله سفید اکنون در حال نابودی تدریجی سیاره‌ای است که از بقایای خودش شکل گرفته است؛ یک چرخه عجیب تولد و مرگ در مقیاس کیهانی.

شاید جذاب‌ترین بخش ماجرا همین باشد: پژوهشگران هنوز نمی‌توانند با قطعیت بگویند. گروه پژوهشی برای بررسی بیشتر سراغ داده‌های تلسکوپ فضایی «تس» ناسا رفت. این تلسکوپ هنگام گذر یک سیاره از مقابل ستاره، افت بسیار جزئی در روشنایی آن را ثبت می‌کند. داده‌های تس نشان داد که روشنایی HS 0209+0832 تقریباً هر ۴٫۴ روز تغییر می‌کند.

این دوره برای توضیح تغییرات با چرخش خود کوتوله سفید بیش از حد طولانی است، اما می‌تواند با وجود جرمی که در مداری بسیار نزدیک به دور آن می‌چرخد، توضیح داده شود. پژوهشگران احتمال می‌دهند این جرم یک غول گازی باشد که تنها حدود ۶ میلیون کیلومتر با کوتوله سفید فاصله دارد؛ یعنی تقریباً چهار درصد فاصله زمین تا خورشید.

ویلیامز سیاره را نسخه‌ای نقره‌ای‌رنگ از مشتری تصور می‌کند و می‌گوید: «اگر سیاره نباشد، واقعاً مطمئن نیستیم چه چیزی می‌تواند باشد. سیاره منطقی‌ترین توضیح است.»

البته یک سناریوی رقیب نیز وجود دارد. شاید این جرم در حقیقت یک سیاره نسل اول باشد؛ یعنی سیاره‌ای که پیش از مرگ ستاره وجود داشته و در جریان تحول ستاره، مقدار زیادی از عناصر سنگین را به خود گرفته و سپس به مداری نزدیک‌تر مهاجرت کرده است.

بااین‌حال، پژوهشگران معتقدند شواهد کنونی بیشتر با شکل‌گیری سیاره از دیسک بقایای پیرامون کوتوله سفید سازگار است.

اهمیت کشف اخیر فقط به کوتوله سفیدی عجیب در فاصله‌ای دور محدود نمی‌شود. خورشید ما نیز در آینده‌ای بسیار دور به سرنوشتی مشابه خواهد رسید. چند میلیارد سال دیگر، خورشید وارد مرحله غول سرخ می‌شود و پس از کنارگذاشتن لایه‌های بیرونی خود، به کوتوله سفید تبدیل خواهد شد.

سرنوشت سیاره‌های منظومه شمسی در آن زمان پیچیده خواهد بود. بسیاری از اجرام ممکن است بلعیده یا به بیرون پرتاب شوند، اما بخشی از مواد منظومه ممکن است همچنان در اطراف کوتوله سفید باقی بماند.

اگر سیاره‌های نسل دوم واقعاً بتوانند به شکل توصیف‌شده در پژوهش اخیر متولد شوند، این احتمال وجود دارد که مرگ خورشید پایان عمر منظومه شمسی نباشد.

ویلیامز می‌گوید هنوز اطلاعات کافی برای پیش‌بینی اینکه منظومه شمسی واقعاً چنین سرنوشتی خواهد داشت نداریم، اما «قطعاً امکانش وجود دارد.»

در حال حاضر، HS 0209+0832 تنها یک کاندیدای بسیار جذاب است، نه یک سیاره نسل دوم کاملاً تأییدشده. پژوهشگران با استفاده از رصدهای بیشتر هابل به دنبال نمونه‌های دیگر هستند. اگر حتی یک سیاره نسل دوم دیگر نیز پیرامون کوتوله‌ای سفید پیدا شود، احتمالاً مشخص خواهد شد که این پدیده نه استثنای کیهانی، بلکه مرحله‌ای ناشناخته از چرخه زندگی منظومه‌های سیاره‌ای است.

ستاره‌ها یک روز می‌میرند، اما شاید دنیاهایی که از خاکستر آن‌ها متولد می‌شوند، بتوانند داستانشان را ادامه دهند.