تصویری حیرت‌انگیز از گورستان ستاره‌ها

وقتی سوخت خورشید برای فرآیند‌های ذاتی همجوشی هسته‌ای آن تمام شود، به یک غول سرخ‌رنگ متورم تبدیل خواهد شد. لایه‌های بیرونی پف‌کرده آن، سیارات درونی از جمله زمین را خواهد بلعید. سپس، همان طور که پوسته مواد ستاره‌ای انبساط می‌یابد و سرد می‌شود، خورشید به یک سحابی سیاره‌ای تبدیل خواهد شد که به طور گیج‌کننده‌ای هیچ ربطی به سیارات ندارد و هسته آن به یک کوتوله سفید محو شده تبدیل خواهد شد.

مسیه ۳۷ که به یک پروانه شباهت دارد، یک خوشه باز از ستاره‌هاست. تصور می‌شود که ستاره‌های درون آن از همان ابر بزرگ و متراکم گاز و غبار در همان زمان متولد شده‌اند. این بدان معناست که دانشمندان با مطالعه کردن یک ستاره مرده در این خوشه می‌توانند تصویر بهتری را از چگونگی تکامل و مرگ ستاره‌های همسن، اما با جرم‌های متفاوت به دست آورند. بدین ترتیب، خوشه‌های باز به عنوان یک آزمایشگاه کیهانی کامل برای بررسی کردن نظریه‌های تکامل ستاره‌ای عمل می‌کنند.

ستاره‌های بزرگ به سرعت زندگی می‌کنند و جوان می‌میرند

ستاره‌شناسان تاکنون تنها سه خوشه ستاره‌ای باز حاوی سحابی‌های سیاره‌ای را کشف کرده‌اند و ستاره‌های کوتوله سفید مدفون در قلب این گورستان‌های ستاره‌ای هرگز تا پیش از این مورد مطالعه قرار نگرفته‌اند.

«کلاوس ورنر» (Klaus Werner) استاد «دانشگاه توبینگن» (University of Tübingen) و سرپرست این پژوهش گفت: ستاره‌های یک خوشه، همسن هستند و این اهمیت ویژه‌ای برای اخترفیزیک دارد. هرچه جرم یک ستاره بیشتر باشد، سوخت هسته‌ای خود را سریع‌تر مصرف می‌کند. بنابراین، عمر آن کوتاه‌تر است و سریع‌تر به یک کوتوله سفید تبدیل می‌شود.

بخشی از فرآیند ستاره‌ای که هنوز به طور کامل شناخته نشده، سرعت از دست رفتن جرم ستاره‌هاست. رابطه بین جرم زمان تولد و جرم زمان مرگ ستاره، رابطه جرم اولیه و نهایی نامیده می‌شود. ورنر توضیح داد: به عبارت دیگر، جرم یک کوتوله سفید را می‌توان به طور مستقیم با جرم ستاره‌ای مرتبط دانست که برای ایجاد شدن آن مرده است. ستاره‌هایی مانند خورشید ما تا زمانی که به کوتوله‌های سفید تبدیل شوند، کمتر از نیمی از جرم خود را از دست می‌دهند. ستاره‌هایی با جرم هشت برابر خورشید، حدود ۸۰ درصد جرم خود را از دست می‌دهند. داده‌های مربوط به کوتوله‌های سفید بسیار جوان، ارزش بسیاری دارند، زیرا ستاره‌های مرکزی سحابی‌های سیاره‌ای هستند.

ورنر خاطرنشان کرد که هیچ کدام از ستاره‌های مرکزی مرده سحابی‌های سیاره‌ای پیشتر مطالعه نشده‌اند، زیرا همه آن‌ها بسیار دور هستند و به عنوان کوتوله‌های سفید، نور بسیار کمی دارند. این گروه پژوهشی با کمک «تلسکوپ بزرگ جزایر قناری» (GranTeCan) که یکی از بزرگترین تلسکوپ‌های زمین است، این مشکل را برطرف کردند.

سپس، آن‌ها خروجی نور کوتوله سفید را ارزیابی کردند و دریافتند که در حال حاضر حدود ۸۵ درصد از جرم خورشید را دارد. این نشان می‌دهد ستاره‌ای که مرده تا این بقایای ستاره‌ای را پشت سر بگذارد، جرمی معادل ۲.۸ برابر خورشید داشته است. همچنین به گفته ورنر، این بدان معناست که ستاره در طول عمرش، ۷۰ درصد ماده خود را از دست داده است.