کشف سیاره‌ای شبیه زمین در اطراف یک کوتوله سفید

به دنبال کشف یک زمین‌سان در کهکشان راه شیری، اما این سیاره جدید تمام آن چیزی نیست که انتظار می‌رفت. این سیاره حدود ۱.۹ برابر جرم زمین دارد و در فاصله‌ای معادل دو برابر فاصله زمین تا خورشید به دور یک ستاره می‌چرخد؛ اما آن ستاره یک کوتوله سفید است، به این معنی که هرگونه زندگی که ممکن بود در این سیاره وجود داشته باشد، احتمالاً در جریان مرگ ستاره در فاز غول سرخ آن نابود شده است.

به گزارش برنا، با این حال، این کشف یک دستاورد هیجان‌انگیز به شمار می‌آید: انگار که نگاهی به آینده سیستم خورشیدی و سرنوشت زمین، زمانی که خورشید خود به یک کوتوله سفید تبدیل می‌شود، داشته باشیم.

این کار که به دست اخترشناس کِمینگ ژانگ از دانشگاه کالیفرنیا انجام شده، پتانسیل روش کشف آن را نشان می‌دهد که پدیده‌ای به نام میکرو لنزینگ است و می‌تواند به یافتن سیاره‌های مشابه زمین در نقاط دیگر کهکشان کمک کند.

کوتوله‌های سفید، نتیجه مرگ ستاره‌هایی مانند خورشید هستند. این ستاره‌ها زمانی که هیدروژن سوخت آن‌ها تمام می‌شود، به یک اندازه بزرگتر شده و به فاز غول سرخ می‌رسند. در نهایت، ستاره لایه‌های بیرونی خود را به‌طور کامل از دست می‌دهد و هسته آن تحت تأثیر گرانش به یک جسم متراکم تبدیل می‌شود. نور درخشان این هسته، نه به‌واسطه همجوشی، بلکه به‌دلیل حرارت باقی‌مانده از فرآیند فروپاشی آن است. این هسته داغ کوتوله سفید نامیده می‌شود و تریلیون‌ها سال طول می‌کشد تا به تاریکی کامل برسد.

فاز غول سرخ مرحله‌ای شگفت‌انگیز است. جو خارجی ستاره می‌تواند تا صد‌ها برابر اندازه اولیه خود گسترش یابد. برخی پیش‌بینی‌ها درباره آینده خورشید نشان می‌دهند که در حدود ۵ میلیارد سال دیگر، این ستاره به قدری بزرگ می‌شود که می‌تواند مدار سیاراتی مانند عطارد، زهره و زمین را در بر بگیرد و آن‌ها را نابود کند.

ما نمی‌دانیم این چه معنایی برای سیاره ما خواهد داشت. احتمال تخریب آن وجود دارد، اما کشف جدید یک سیاره شبیه زمین در حال گردش به دور یک کوتوله سفید نشان می‌دهد که بقا نیز گزینه‌ای ممکن است.

به گفته ژانگ، "ساده‌ترین توضیح این است که این سیاره در طول مرحله غول سرخ ستاره میزبان خود زنده مانده است. "

این سیستم از طریق یک پدیده گرانشی و موقعیت‌های خاص فضایی به نام میکرو لنزینگ کشف شده است. این سیستم کوتوله سفید حدود ۴۲۰۰ سال نوری با ما فاصله دارد. در فاصله‌ای حدود ۲۶۱۰۰ سال نوری، در همان خط دید به زمین، یک ستاره بزرگ و درخشان به‌طور موقت هم‌راستا شده است.

در حین عبور نور ستاره دوردست از کنار کوتوله سفید، مسیر آن به‌واسطه میدان گرانشی کج شده و باعث ایجاد اثر بزرگ‌نمایی شده است. ژانگ توضیح داد: "کوتوله سفید تقریباً با ستاره پس‌زمینه در طول این رویداد هم‌راستا بود که باعث شد نور آن بیش از ۱۰۰۰ بار بزرگ‌نمایی شود. برای این رویداد‌های بزرگ‌نمایی فوق‌العاده نادر، یک همراه به کوچکی یک سیاره زمین‌سان می‌تواند به‌شدت بر الگوی بزرگ‌نمایی تأثیر بگذارد و به ما امکان می‌دهد تا پیکربندی لنز را در مقیاس‌های گسترده‌ای از جرم‌ها و فاصله‌های مداری به‌دقت تخمین بزنیم. "

این به محققان این امکان را داد که نه تنها جرم و فاصله مداری سیاره شبیه زمین را تعیین کنند، بلکه وجود یک کوتوله قهوه‌ای که به دور کوتوله سفید در حال چرخش است را نیز شناسایی کردند. این جسم حدود ۳۰ برابر جرم مشتری است و در واقع چیزی میان ستاره و سیاره است که به اندازه‌ای بزرگ است که می‌تواند در هسته خود دوتریوم را همجوشی کند، اما به اندازه‌ای بزرگ نیست که بتواند به همجوشی هیدروژن بپردازد.

کوتوله سفید حدود نیمی از جرم خورشید را دارد، که نشان می‌دهد در ابتدا به‌احتمال زیاد جرم آن نزدیک به جرم خورشید بوده است قبل از اینکه مواد آن به بیرون پرتاب شود. فاصله فعلی بین سیاره زمین‌سان و کوتوله سفید نشان می‌دهد که این سیاره قبلاً در فاصله‌ای مشابه با فاصله زمین از خورشید، یعنی یک واحد نجومی، قرار داشته و سپس در اثر مرگ ستاره به دورتر منتقل شده است.

ژانگ گفت: "مدار فعلی این سیاره در ۲.۱ واحد نجومی دقیقاً جایی است که انتظار می‌رود زمین بعد از اینکه خورشید به یک کوتوله سفید تبدیل شده باشد، پیدا کند. مدل‌ها در حال حاضر در مورد اینکه آیا زمین می‌تواند از بلعیده شدن اجتناب کند، با یکدیگر اختلاف نظر دارند، زیرا ما به اندازه کافی نرخ از دست دادن جرم خورشید در فاز غول سرخ را به‌دقت نمی‌دانیم. بنابراین، کشف ما نشان می‌دهد که برخی از مدل‌ها که پیش‌بینی می‌کنند زمین نمی‌تواند زنده بماند، ممکن است بیش از حد بدبینانه باشند. در نهایت، زمین ممکن است به‌طور باریک از بلعیده شدن اجتناب کند، مشابه سیستم کشف‌شده ما. "

زندگی بر روی زمین یا به‌طور کامل نابود خواهد شد یا به‌طرز چشمگیری تغییر خواهد کرد، زمانی که خورشید به فاز غول سرخ خود وارد شود. خورشید به‌تدریج در حال گرم‌تر و روشن‌تر شدن است. هرچند که در حال حاضر این موضوع چندان احساس نمی‌شود، اما در حدود یک میلیارد سال دیگر، آن‌قدر داغ خواهد شد که تمام آب‌های زمین بخار شوند. دنیای باقی‌مانده به‌شدت غیرقابل سکونت خواهد بود. اما شاید تا آن زمان، ما راهی برای زندگی در مکان‌های دیگر پیدا کرده‌ایم.

ژانگ گفت: "زمانی که خورشید به غول سرخ تبدیل می‌شود، منطقه قابل سکونت به دور مدار مشتری و زحل منتقل خواهد شد و بسیاری از این ماه‌ها به سیارات اقیانوسی تبدیل خواهند شد. در این صورت، فکر می‌کنم انسانیت می‌تواند به آنجا مهاجرت کند. "

تحقیقات این تیم در مجله Nature Astronomy منتشر شده است.