میهمانی عجیب از شروع کیهان در نزدیکی منظومه شمسی کشف شد - مجله نماشو

این جرم تصادف (The Accident) نام گرفته است و یک کوتوله قهوه ای (Brown Dwarf) محسوب می گردد. نوعی از ستاره ها که به آن ها ستاره های شکست خورده هم می گویند. اما برخلاف هر کوتوله قهوه ای که تا به امروز مشاهده شده، این جرم طیف نوری گیج نماینده ای دارد که نشان می دهد قدمت آن تقریبا به اندازه سن کیهان است.

با توجه به اینکه همه کوتوله های قهوه ای کشف شده تا به امروز بسیار جوان تر بوده اند، چنین کشفی نشان می دهد که ممکن است یک جمعیت کامل از کوتوله های قهوه ای بسیار قدیمی وجود داشته باشند که خیلی ساده آن ها را نادیده گرفته ایم زیرا طبق دانسته ها انتظار وجود این نوع را نداشتیم و این طور که دیوی کرکپاتریک (Davy Kirkpatrick) اخترفیزیکدان مؤسسه فناوری کالیفرنیا می گوید: این جرم همه انتظارات ما دگرگون نموده است.

کوتوله های قهوه ای جایی میان عظیم ترین سیارات و کوچک ترین ستارگان را به خود اختصاص می دهند و مانند دیگر ستاره ها از همان مدل درون ریزی سحابی، و نه فرایند افزایش جرم مانند سیاره ها، تشکیل می شوند. زمانی که فرآیند تشکیل ستاره پیش از آنکه به اندازه جرم کافی برای شروع همجوشی هیدروژن در هسته داشته باشد، به خاتمه می رسد، کوتوله قهوه ای متولد می گردد.

برخلاف سیارات اما کوتوله های قهوه ای به اندازه کافی جرم دارند که باعث یک واکنش همجوشی شوند و بدین ترتیب چیزی به نام دوتریوم معروف به هیدروژن سنگین فراوری می نمایند. دوتریوم ایزوتوپی از هیدروژن است که به جای یک پروتون تک، دارای یک پروتون و یک نوترون در هسته است و دما و فشار همجوشی کمتری از دما و فشار همجوشی هیدروژن دارد.

در نتیجه کوتوله های قهوه ای، کوچک تر، سردتر و کم نورتر از بیشتر ستارگان هستند و محدوده جرمی آن ها بین 13 تا 80 برابر جرم مشتری است و با افزایش سن سرد می شوند. بنابراین ما درک خوبی داریم که کوتوله قهوه ای باید چگونه باشد و بر اساس این ویژگی ها در پی آن ها می گردیم.

تا به امروز حدود 2000 نمونه از این اجرام در کهکشان راه شیری پیدا شده است. اما تصادف که نام اصلی آن WISEA J153429.75-104303.3 است در آنالیز کوتوله های قهوه ای انتخاب نشده بود زیرا با ویژگی های معمول مطابقت نداشت.

تشخیص این جرم به وسیله یک دانشمند-شهفرایند با استفاده از داده های کاوشگر نقشه بردار فروسرخ میدان باز اجرام نزدیک زمین انجام شد و کشف آن همان طور که نامش نشان می دهد یک تصادف بود. این جرم عجیب در بعضی طول موج ها بسیار کم نور است که حاکی از سرد بودن زیاد آن، در حقیقت زیر نقطه جوش آب، است و قدمت بالای آن را نشان می دهد. اما در طول موج های دیگر روشن تر می درخشد که نشان دهنده دمای بالاتر است.

برای کشف این راز، از آنجا که طول موج فروسرخ تابش گرمایی را نشان می دهد، تیم به محدوده طول موج فروسرخ متفاوتی روی آورد. اما مشاهدات صورت گرفته با استفاده از رصدخانه زمینی W. M. Keck این جرم را نشان نداد و بار دیگر دمای سرد آن را تأیید کرد.

از سویی فاصله تصادف از منظومه شمسی می توانست سرنخی در این زمینه باشد زیرا اگر دور بود، نور ضعیف آن توجیه می شد اما معلوم شد که فاصله زیادی هم ندارد و تنها در فاصله 53 سال نوری قرار گرفته که در مقیاس کیهانی فاصله نزدیکی محسوب می گردد.

به شکل عجیبی در حال حرکت سریع در کهکشان با سرعت حدود 207.4 کیلومتر بر ثانیه است. سرعتی که بیش از 25 درصد سریع تر از هر ستاره مشابه دیگری است. مانند دمای تصادف، سرعت آن هم نشان می دهد که این ستاره مدت زیادی است که در اطراف ما وجود دارد زیرا بر اثر برهم کنش گرانشی با دیگر اجرام کهکشان، بسیار افزایش یافته است.

دنیا حدود 13.8 میلیارد سال عمر دارد و تیم مؤسسه فناوری کالیفرنیا محاسبه کردند که تصادف می تواند 10 تا 13 میلیارد سال سن داشته باشد که دو برابر سن جمعیت شناخته شده کوتوله های قهوه ای است.

فدریکو ماروکو (Federico Marocco) اخترفیزیکدان مؤسسه فناوری کالیفرنیا گفت: شاید یافتن یک کوتوله قهوه ای در این سن عجیب نباشد اما یافتن چنین کوتوله قهوه ای در حیاط خلوت خانه ما عجیب است.

او اضافه کرد: ما انتظار داشتیم که کوتوله های قهوه ای با چنین قدمتی وجود داشته باشند اما توقع داشتیم بسیار نادر باشند. شانس یافتن یکی از آن ها در نزدیکی منظومه شمسی یا می تواند یک تصادف جالب باشد، یا به ما می گوید که این اجرام بیش از چیزی که فکر می کردیم رایج هستند.

این سن زیاد، بعلاوه نشان می دهد که ترکیبات تصادف ممکن است کاملا متفاوت از کوتوله های قهوه ای دیگر باشد و این به وسیله طیف نوری که گسیل می نماید تأیید می گردد. ترکیب متفاوت به این علت است که در دنیا اولیه محدوده عناصر بسیار کمتر بود. درست پس از انفجار عظیم بیشترین ماده هیدروژن و هلیوم بود و اندازه کمی از عناصر دیگر وجود داشت.

چند نسل ستاره ای طول کشید تا عناصر بیشتری تشکیل شوند. ستاره ها هسته های اتمی را در هسته های خود دچار همجوشی کردند و عناصر سنگین تری ساختند. سپس با مرگ این ستارگان، عناصر در فضا پخش شد. انفجارهای ابرنواختری حتی عناصر سنگین تری را به وسیله فرآیندهایی فراوری کردند که تنها در چنین رویدادهای پرانرژی یافت می شوند.

اگر تصادف پیش از گستردگی این عناصر سنگین تر از جمله کربن، در دنیا وجود داشت، نور آن در طول موج های خاصی که معمولا به وسیله متان (ترکیب کربن و هیدروژن) در جو کوتوله قهوه ای جذب می گردد، قوی تر بود و این دقیقا همان چیزی است که محققان مشاهده کردند.

کرکپاتریک گفت: این کشف به ما می گوید که در ترکیبات کوتوله های قهوه ای تنوع بیشتری نسبت به آنچه تا کنون دیده ایم وجود دارد. احتمالا موارد عجیب تری وجود دارد و حالا باید درباره چگونگی جست وجوی دقیق تر آن ها فکر کنیم.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از یک کوتوله قهوه ای

Credit: IPAC/Caltech

منبع: Science Alert