اخترشناسان رصدخانه W. M. Keck در هاوایی با منفعت گیری از گسترش یافتهترین ابزار خود موفق به شناسایی نوساناتی درونی در ستاره‌ای نزدیک شدند که می‌تواند مدل‌های جاری در رابطه ساختار و حرکت ستاره‌ها را به چالش بکشد.

به‌پشتیبانی 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 برداشت می‌شدند که امکان شناسایی آنها وجود نداشت. یافته‌های این پژوهش که در نشریه علمی The Astrophysical Journal انتشار شده، افق تازه‌ای در مطالعه ساختار درونی ستارگان، به‌اختصاصی 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 اتفاق در شاخه‌ای به نام «اخترلرزه‌شناسی» (Asteroseismology) بازدید می‌شود که عملکردی شبیه زلزله‌نگاری دارد، اما در مقیاس کیهانی؛ درست همانند زمین‌شناسان که از امواج لرزه‌ای برای بازدید ساختار درونی زمین منفعت گیری می‌کنند، اخترشناسان نیز با مطالعه ارتعاشات ستارگان، به اسرار درونی آنها پی می‌برند.

یاگوآنگ لی، نویسنده مهم 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 شدت پخش تا نزدیک به 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 همانند 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 زیاد ضعیفی دارد که در داده‌های نوری معمولی ثبت نمی‌شود.

در این پروژه، تیم پژوهشی با منفعت گیری از طیف‌نگار فوق‌دقیق KPF در رصدخانه Keck و با ثبت بیشتر از ۲ هزار اندازه‌گیری دقیق شدت 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 منفعت گیری از KPF منفعت گرفته می‌شود.

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

یک کپسول زمان ۱۰ میلیارد ساله

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

این یافته تنها یک کنجکاوی علمی نیست، بلکه اثری مستقیم بر فهمیدن ما از روال پیر شدن ستاره‌ها دارد. اخترشناسان زیاد تر برای تخمین سن ستاره‌ها از روشی به نام چرخش‌نگاری (Gyrochronology) منفعت گیری می‌کنند؛ روشی که بر مبنای افت شدت چرخش ستاره‌ها در گذر زمان عمل می‌کند. اما برخی ستاره‌ها همانند HD ۲۱۹۱۳۴ به‌طرزی شگفت از این روال تخطی می‌کنند و چرخش‌شان در سنین بالا کند نمی‌شود.

در این راستا، لی گفت: «این یافته همانند کشف یک دیاپازون گمشده برای ساعت‌های ستاره‌ای است. اکنون می‌توانیم روال افت چرخش ستارگان را در بازه‌های زیاد طویل با دقت بالاتری کالیبره کنیم.»

راز نهان در اندازه ستاره

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

این اختلاف تا این مدت توضیح روشنی ندارد و می‌تواند چالش تازه‌ای برای مدل‌سازی‌های جاری ستاره‌ای باشد، به‌اختصاصی در رابطه ستارگان سرد. گمان می‌رود که اثرات جوی ناشناخته، میدان‌های مغناطیسی یا محدودیت‌های مدل‌های جاری 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 روبه رو ستاره عبور می‌کنند. با محاسبه دقیق‌تر اندازه ستاره، پژوهشگران توانستند اندازه و چگالی این سیارات را نیز با دقت بیشتری برآورد کنند. یافته‌های تازه مشخص می کند که این سیارات به گمان زیاد از جنس سنگی و شبیه زمین‌اند.

نغمه‌های ستاره‌ای و جستجوی حیات

ابزار‌هایی همانند Keck Planet Finder در آینده می‌توانند نوسانات ستارگان شبیه HD ۲۱۹۱۳۴ را نیز ثبت کنند؛ ستارگانی که امکان پذیر در برنامه‌های آتی ناسا همانند Habitable Worlds Observatory برای جستجوی حیات در سیارات فراخورشیدی مورد بازدید قرار گیرند.

دنیل هابر یکی از نویسندگان مقاله او گفت: «هنگامی روزی در سیاره‌ای دیگر حیات اشکار کنیم، یکی از سوال‌های مهم این خواهد می بود که عمر آن چه مقدار است. جواب این سوال را با گوش دادن به صدای ستاره‌اش می‌توان یافت.»

انتهای مطلب/