ستاره ای کوچک در فاصله حدود ۳۰۰ سال نوری از زمین، در حال جذب مواد از همدمی است که هر ۸۷ دقیقه یک بار به دور آن می‌چرخد. این دو جرم به طرز شگفت‌انگیزی به یکدیگر نزدیک‌اند، اما ستاره مواد همدم خود را آن‌قدر آهسته جذب می‌کند که این فرایند ممکن است صدها هزار سال یا حتی میلیاردها سال ادامه یابد.
این منظومه دوتایی که زد تی اف جی ۰۴۴۰+۲۳۲۵ (ZTF J0440+2325) نام دارد، در کهکشان راه شیری قرار گرفته است. عضو کوچک‌تر آن یک ستاره کوتاه قهوه‌ای است؛ جرمی شبیه سیاره که از نظر جرم، بین سیاره‌ها و ستاره‌ها قرار می‌گیرد. جرم کوتاه قهوه‌ای حدود ۲۵ برابر جرم مشتری است، درحالی‌که جرم ستاره به حدود ۸۵ برابر جرم مشتری می‌رسد. هر دو جرم در مقایسه با ستاره‌های معمولی کوچک‌اند و مدار کامل کوتاه قهوه‌ای حتی می‌تواند درون قطر خورشید جای بگیرد.
بیشتر سیاره‌ها در مدارهایی پایدار حرکت می‌کنند که آن‌ها را از ستاره‌هایشان دور نگه می‌دارد. ستارهشناسان تاکنون منظومه‌های زیادی از این نوع و همچنین چند نمونه از ستاره‌هایی را مشاهده کرده‌اند که سیاره‌های بیش از حد نزدیک را به‌سرعت می‌بلعند. اما کشف جدید احتمال دیگری را نشان می‌دهد.
این پژوهش که دانشمندان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) و چند مرکز علمی دیگر نتایج آن را در مقاله‌ای منتشرشده در تاریخ ۵ اکتبر ۲۰۲۶ در مجله نیچر آسترونومی (Nature Astronomy) گزارش کرده‌اند، نخستین مشاهده از یک ستاره کم‌جرم است که به‌آرامی و به‌طور پیوسته مواد یک جرم کم‌جرم دیگر را جذب می‌کند.
الگوی مثلثی تکرارشونده در منحنی نور
چند سال پیش، کوین بردج (Kevin Burdge)، استادیار فیزیک در مؤسسه فناوری ماساچوست، هنگام بررسی داده‌های رصدخانه گذرای زویکی (Zwicky Transient Facility) یا ZTF، متوجه الگویی غیرمعمول در تغییرات روشنایی یک جرم آسمانی شد.
این مرکز از دوربینی نصب‌شده روی تلسکوپی در رصدخانه پالومار کالیفرنیا برای شناسایی تغییرات سریع روشنایی اجرام آسمانی استفاده می‌کند؛ تغییراتی که می‌توانند نشانه‌ای از پدیده‌هایی مانند ابرنواخترها، انفجارهای پرتو گاما یا برخورد ستاره‌های نوترونی باشند.
منحنی نور یک ابرنواختر، یعنی نمودار تغییر روشنایی آن در طول زمان، معمولاً شکلی شبیه زنگوله دارد؛ ستاره منفجرشده ابتدا روشن‌تر می‌شود و سپس به‌تدریج کم‌نور می‌شود. اما منحنی نوری که توجه بردج را جلب کرد، الگویی مثلثی و تکرارشونده داشت.
او به یاد می‌آورد:
یادم می‌آید وقتی برای اولین بار این نمودار را دیدم، با خودم فکر کردم ستاره‌ها چنین موج‌های مثلثی شکلی تولید نمی‌کنند.
در آن زمان، بردج و همکارانش در حال بررسی سیگنالی متفاوت بودند که در نهایت آن را یک منظومه دوتایی بیوه سیاه (Black Widow Binary) شناسایی کردند. در این نوع منظومه، یک ستاره نوترونی بسیار چگال و چرخان به‌آرامی همدم بسیار کوچک‌تر خود را مصرف می‌کند؛ رفتاری که یادآور عنکبوت بیوه سیاه و شیوه شکار آن است.
بردج احتمال داد سیگنال مثلثی نیز از منظومه‌ای مشابه ناشی شده باشد. بااین‌حال، در منظومه‌های بیوه سیاه، روشنایی معمولاً نوسان محسوسی دارد؛ زیرا همدم کم‌جرم‌تر با سرعت به دور ستاره نوترونی بسیار سنگین‌تر حرکت می‌کند.
بردج می‌گوید:
اینجا چنین حرکت رفت‌وبرگشتی سریعی را نمی‌دیدیم. هیچ‌چیز با هم جور درنمی‌آمد و نمی‌توانستیم توضیح بدهیم که با چه پدیده‌ای روبه‌رو هستیم.
نوسان حرکتی، فرضیه ستاره نوترونی را رد می‌کند
بردج اخیراً به همراه آرون هاوس‌هولدر (Aaron Householder)، دانشجوی تحصیلات تکمیلی دپارتمان علوم زمین، جو و سیارات مؤسسه فناوری ماساچوست، دوباره به بررسی این سیگنال ناشناخته پرداخت. آن‌ها می‌خواستند فرضیه‌ای را آزمایش کنند که بردج و همکارانش چند سال پیش مطرح کرده بودند.
بردج توضیح می‌دهد:
اگر جرم کل منظومه کمتر باشد، اجرام می‌توانند به‌آرامی به دور یکدیگر بچرخند، بدون اینکه حرکت رفت‌وبرگشتی شدیدی داشته باشند. ایده ما همین بود، اما هیچ مدرکی برای اثبات آن نداشتیم. این سیگنال مثلثی عجیب هم سال‌ها بدون توضیح باقی مانده بود.
پژوهشگران با استفاده از سیگنال اولیه رصدخانه زویکی، موقعیت منبع را مشخص کردند و چندین تلسکوپ را به سمت آن نشانه رفتند. آن‌ها ویژگی‌های مختلفی از این منظومه، ازجمله یک نوسان حرکتی کوچک اما قابل‌اندازه‌گیری، را بررسی کردند و حرکت آن را با منظومه‌های بیوه سیاه و سامانه‌های دوتایی مشابه مقایسه کردند.
هاوس‌هولدر می‌گوید:
اندازه‌گیری این نوسان، مدرک تعیین‌کننده‌ای برای شناخت این منظومه بود. وقتی آن را اندازه گرفتیم، متوجه شدیم با یک منظومه بیوه سیاه روبه‌رو نیستیم. این یک ستاره کم‌جرم است که کوتوله‌ای قهوه‌ای به دور آن می‌چرخد. دامنه نوسان آن‌قدر کم بود که نمی‌توانستیم توضیح دیگری برای آن پیدا کنیم.
برخورد مستقیم مواد با سطح ستاره
پس از مشخص‌شدن جرم دو عضو منظومه و مدار بسیار نزدیک آن‌ها، گروه پژوهشی بررسی کرد که آیا یکی از این اجرام می‌تواند مواد جرم دیگر را به سمت خود بکشد یا خیر.
این فرایند که برافزایش (Accretion) نام دارد، معمولاً در اطراف اجرام فشرده‌ای مانند سیاه‌چاله‌ها و ستاره‌های نوترونی مشاهده می‌شود؛ اجرامی که مقدار عظیمی از جرم را در فضایی بسیار کوچک جای داده‌اند. هنگامی که یک سیاه‌چاله مواد را از جرم کوچک‌تر و نزدیک خود جذب می‌کند، این مواد معمولاً دیسکی در اطراف آن تشکیل می‌دهند.
بردج توضیح می‌دهد:
تفاوت اینجا آن است که جرم جذب‌کننده، یک سیاه‌چاله کوچک نیست، بلکه ستاره‌ای با اندازه نسبتاً بزرگ است. بنابراین، مواد با سرعت بسیار زیاد مستقیماً به سطح ستاره برخورد می‌کنند؛ درست مانند برخورد یک سیارک با ماه.
پژوهشگران این احتمال را با استفاده از شبیه‌سازی‌هایی بر اساس ویژگی‌های ستاره کوتاه قهوه‌ای بررسی کردند. آن‌ها ذراتی از ماده را روی ستاره کوتاه قهوه‌ای مدل‌سازی کردند و با استفاده از قوانین فیزیک و معادلات حرکت، مسیر این ذرات را در طول زمان دنبال کردند.
هاوس‌هولدر می‌گوید:
وقتی مسیر این ذرات آزمایشی را دنبال می‌کنیم، می‌بینیم که واقعاً مستقیماً روی سطح ستاره سقوط می‌کنند. این نخستین باری است که یک ستاره کم‌جرم را در حال جذب فعال مواد از جرمی کم‌جرم دیگر مشاهده کرده‌ایم.
سپس گروه پژوهشی بررسی کرد که این جریان پیوسته مواد، هنگام چرخش ستاره و مواد جداشده از آن به دور ستاره، از فاصله دور چگونه دیده می‌شود.
بردج توضیح می‌دهد:
تصور کنید یک گلوله آتشین پیوسته به یکی از این اجرام برخورد می‌کند. با چرخش یکی به دور دیگری، این نقطه داغ گاهی در میدان دید قرار می‌گیرد و گاهی از آن خارج می‌شود. قله سیگنال مثلثی زمانی شکل می‌گیرد که مستقیماً به سمت این گلوله آتشین نگاه می‌کنیم.
فرایند تغذیه آهسته‌ای که ممکن است میلیاردها سال ادامه یابد
پژوهشگران محاسبه کردند که ستاره کوتاه قهوه‌ای باید سالانه مقداری ماده معادل یک‌صدهزارم جرم زمین را به ستاره منتقل کند.
برای درک بهتر این مقدار، آن‌ها این جریان را با حدود ۴۰ میلیون کامیون حمل زباله یا تقریباً ۱.۳ تریلیون بوریتوی یک‌پوندی در هر ثانیه مقایسه کردند. با وجود عظیم‌بودن این مقدار، ماده منتقل‌شده در مقایسه با جرم کل این ستاره بخش کوچکی را تشکیل می‌دهد. به همین دلیل، انتقال مواد نسبت به ذخیره موجود در این جرم، فرایندی آهسته و پیوسته محسوب می‌شود.
بردج می‌گوید:
وقتی به تعامل ستاره‌ها با سیاره‌ها فکر می‌کنیم، معمولاً تصورمان این است که ستاره در نهایت جرم دیگر را می‌بلعد. اتفاقی که با تبدیل‌شدن خورشید به یک غول سرخ برای زمین رخ خواهد داد. اما اینجا با احتمال دیگری روبه‌رو شده‌ایم: ستاره می‌تواند به‌جای بلعیدن یک‌باره جرم مقابل، آن را طی میلیاردها سال به‌تدریج مصرف کند.
در کنار بردج و هاوس هولدر، کیتلین شین (Kaitlyn Shin)، سائول راپاپورت (Saul Rappaport)، جوهین چاکرابورتی (Joheen Chakraborty) و اما چیکلز (Emma Chickles) از دیگر پژوهشگران مؤسسه فناوری ماساچوست بودند که در این مطالعه مشارکت داشتند.
این همکاری علمی همچنین پژوهشگرانی از مؤسسه فناوری کالیفرنیا (Caltech)، دانشگاه هاوایی، مؤسسه اخترفیزیک جزایر قناری و دانشگاه لا لاگونا در اسپانیا و مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین را شامل می‌شد.
اکنون که دانشمندان توانسته‌اند الگوی مثلثی منحنی نور را توضیح دهند، امیدوارند منظومه‌های نزدیک دیگری را نیز شناسایی کنند که در آن‌ها ستاره‌ها به‌آرامی مواد همدم خود را جذب می‌کنند.
هاوس هولدر می‌گوید:
این کشف ما را به جست‌وجوهای جدید زیادی ترغیب کرده است. فکر می‌کنم درباره شیوه متفاوت تعامل سیاره‌ها و ستاره های قهوه‌ای، چیزهای زیادی یاد خواهیم گرفت.
منبع: Scitechdaily
