صدای یک ستاره ۱۰ میلیارد ساله شنیده شد!

اخترشناسان رصدخانه W. M. Keck در هاوایی با استفاده از پیشرفته‌ترین ابزار خود موفق به شناسایی نوساناتی درونی در ستاره‌ای نزدیک شدند که می‌تواند مدل‌های فعلی در مورد ساختار و رفتار ستاره‌ها را به چالش بکشد.

به‌کمک ابزار Keck Planet Finder (KPF)، اخترشناسان برای نخستین‌بار توانستند ارتعاشات خفیف یک ستاره سردتر از خورشید را با دقت بالا اندازه‌گیری کنند.

به گزارش science tech daily این نوسانات پیش‌تر آن‌قدر کم‌دامنه تلقی می‌شدند که امکان شناسایی آنها وجود نداشت. یافته‌های این پژوهش که در نشریه علمی The Astrophysical Journal منتشر شده، افق تازه‌ای در مطالعه ساختار درونی ستارگان، به‌ویژه ستاره‌هایی با فعالیت کم، گشوده است.

سمفونی ستاره‌ای؛ صدای نامرئی ستارگان

اگرچه ستارگان در نگاه نخست بی‌صدا به‌نظر می‌رسند، اما در واقع با فرکانس‌هایی طبیعی به طور مداوم در حال ارتعاش‌اند؛ فرکانس‌هایی که برای گوش انسان قابل شنیدن نیست، اما با ابزار‌های خاص علمی قابل ثبت و تحلیل‌اند. این پدیده در شاخه‌ای به نام «اخترلرزه‌شناسی» (Asteroseismology) بررسی می‌شود که عملکردی مشابه زلزله‌نگاری دارد، اما در مقیاس کیهانی؛ درست مانند زمین‌شناسان که از امواج لرزه‌ای برای بررسی ساختار درونی زمین استفاده می‌کنند، اخترشناسان نیز با مطالعه ارتعاشات ستارگان، به اسرار درونی آنها پی می‌برند.

یاگوآنگ لی، نویسنده اصلی این پژوهش و محقق دانشگاه هاوایی، در این‌باره می‌گوید: «نوسانات یک ستاره همچون آهنگ اختصاصی آن است. با شنیدن این نوسانات می‌توانیم جرم، اندازه و سن دقیق آن ستاره را تعیین کنیم.»

در این پژوهش، صدا‌های ثبت‌شده از ستاره HD ۲۱۹۱۳۴ به صوتی قابل شنیدن برای انسان تبدیل شد. این ستاره که در هر چهار دقیقه یک‌بار پالس دارد، با افزایش سرعت پخش تا حدود ۲۵۰ هزار برابر، ارتعاشات درونی‌اش به محدوده قابل شنوایی انسانی منتقل شده و امکان «گوش دادن» به نور ستاره برای دانشمندان فراهم شد.

عبور از مرز‌های فضا؛ ابزار زمینی در برابر تلسکوپ‌های فضایی

پیش از این، تنها تلسکوپ‌های فضایی مانند کپلر و TESS قادر به شناسایی «آواز‌های ستاره‌ای» بوده‌اند، آن هم برای ستاره‌هایی داغ‌تر از خورشید. اما ستاره HD ۲۱۹۱۳۴ که تنها ۲۱ سال نوری از زمین فاصله دارد و در دسته ستاره‌های سردتر قرار می‌گیرد، نوسانات بسیار ضعیفی دارد که در داده‌های نوری معمولی ثبت نمی‌شود.

در این پروژه، تیم پژوهشی با استفاده از طیف‌نگار فوق‌دقیق KPF در رصدخانه Keck و با ثبت بیش از ۲ هزار اندازه‌گیری دقیق سرعت شعاعی طی چهار شب متوالی، موفق به آشکارسازی این نوسانات شد. این نخستین‌بار است که از داده‌های اخترلرزه‌شناسی برای تعیین سن و شعاع یک ستاره سرد با استفاده از KPF بهره گرفته می‌شود.

 لی افزود: «حالت ثبت سریع ابزار KPF آن را به گزینه‌ای منحصر‌به‌فرد برای شناسایی ارتعاشات ستارگان سرد تبدیل کرده است. در حال حاضر، تنها طیف‌نگار موجود در موناکیا است که می‌تواند چنین کشفی انجام دهد.»

یک کپسول زمان ۱۰ میلیارد ساله

بر اساس تحلیل ارتعاشات ثبت‌شده، پژوهشگران سن ستاره HD ۲۱۹۱۳۴ را ۱۰٫۲ میلیارد سال برآورد کردند؛ سنی که بیش از دو برابر سن خورشید است و این ستاره را به یکی از پیرترین ستارگان دنباله اصلی تبدیل می‌کند که سن آن از طریق اخترلرزه‌شناسی محاسبه شده است.

این یافته تنها یک کنجکاوی علمی نیست، بلکه تاثیری مستقیم بر درک ما از روند پیر شدن ستاره‌ها دارد. اخترشناسان اغلب برای تخمین سن ستاره‌ها از روشی به نام چرخش‌نگاری (Gyrochronology) استفاده می‌کنند؛ روشی که بر مبنای کاهش سرعت چرخش ستاره‌ها در گذر زمان عمل می‌کند. اما برخی ستاره‌ها مانند HD ۲۱۹۱۳۴ به‌طرزی عجیب از این روند تخطی می‌کنند و چرخش‌شان در سنین بالا کند نمی‌شود.

در این راستا، لی توضیح داد: «این یافته مانند کشف یک دیاپازون گمشده برای ساعت‌های ستاره‌ای است. اکنون می‌توانیم روند کاهش چرخش ستارگان را در بازه‌های بسیار طولانی با دقت بالاتری کالیبره کنیم.»

راز پنهان در اندازه ستاره

یکی از نکات شگفت‌انگیز دیگر در این مطالعه، اندازه غیرمنتظره ستاره بود. در حالی که روش تداخل‌سنجی (Interferometry) — که با کمک چند تلسکوپ اندازه ظاهری ستاره‌ها را محاسبه می‌کند — اندازه‌ای حدود ۴ درصد بزرگ‌تر را نشان می‌داد، داده‌های اخترلرزه‌ای حاکی از ستاره‌ای جمع‌وجورتر بودند.

این اختلاف هنوز توضیح روشنی ندارد و می‌تواند چالش تازه‌ای برای مدل‌سازی‌های فعلی ستاره‌ای باشد، به‌ویژه در مورد ستارگان سرد. احتمال می‌رود که اثرات جوی ناشناخته، میدان‌های مغناطیسی یا محدودیت‌های مدل‌های فعلی در این ناهماهنگی دخیل باشند.

جهان‌های صخره‌ای در مدار یک ستاره پیر

ستاره HD ۲۱۹۱۳۴ تنها نیست؛ این ستاره میزبان دست‌کم پنج سیاره است، از جمله دو سیاره سنگی هم‌اندازه زمین که از دید ما از مقابل ستاره عبور می‌کنند. با محاسبه دقیق‌تر اندازه ستاره، پژوهشگران توانستند اندازه و چگالی این سیارات را نیز با دقت بیشتری برآورد کنند. یافته‌های جدید نشان می‌دهد که این سیارات به احتمال زیاد از جنس سنگی و مشابه زمین‌اند.

نغمه‌های ستاره‌ای و جستجوی حیات

ابزار‌هایی مانند Keck Planet Finder در آینده می‌توانند نوسانات ستارگان مشابه HD ۲۱۹۱۳۴ را نیز ثبت کنند؛ ستارگانی که ممکن است در برنامه‌های آتی ناسا مانند Habitable Worlds Observatory برای جستجوی حیات در سیارات فراخورشیدی مورد بررسی قرار گیرند.

دنیل هابر یکی از نویسندگان مقاله گفت: «وقتی روزی در سیاره‌ای دیگر حیات پیدا کنیم، یکی از سوال‌های مهم این خواهد بود که عمر آن چقدر است. پاسخ این سوال را با گوش دادن به صدای ستاره‌اش می‌توان یافت.»

انتهای پیام/