سازمان فضایی اروپا: در آینده خورشید تبدیل به یک کوتوله سفید خواهد شد

یک مطالعه روی جدیدترین داده های منتشر شده از مأموریت"گایا" سن خورشید و زمانی را که تبدیل به یک غول سرخ و سپس یک کوتوله سفید خواهد شد، تخمین زده است.

به گزارش ایسنا به نقل از ناسا، سومین انتشار اطلاعات مهم از مأموریت تلسکوپ فضایی "گایا" (Gaia) متعلق به آژانس فضایی اروپا (ESA) در تاریخ ۱۳ ژوئن جزئیاتی را در مورد گذشته و آینده ستاره منظومه شمسی ما یعنی خورشید، با استفاده از داده های جمع آوری شده در مورد ستارگانی با جرم و ترکیب مشابه با آن به ما نشان داد.

براساس این داده ها خورشید ما در حال حاضر ۴.۵۷ میلیارد سال سن دارد. این در اصطلاح ستاره ای بدان معنی است که خورشید نسبتاً میانسال است و در حالتی پایدار، هیدروژن را به هلیوم همجوشی می کند. اما این پایداری برای همیشه دوام نخواهد داشت، زیرا هیدروژنِ در حال همجوشی در نهایت از هسته خورشید شروع به تخلیه می کند و موجب ایجاد تغییرات عظیم و قابل توجه در فرآیند همجوشی خورشید می شود. این تغییرات شامل متورم شدن ستاره تا اندازه ای بسیار بزرگتر از الان است که متعاقباً دمای سطح ستاره را کاهش می دهد و رنگ آن به قرمز تغییر می کند. با این حال، فرآیند دقیقی که طی آن این تغییرات رخ می دهد، به ترکیب شیمیایی یک ستاره و جرم آن بستگی دارد.

خورشید (Sun) هنگامی که تقریبا ۸ میلیارد سال عمر کند، به حداکثر دمای خود میرسد و پس از رسیدن به حداکثر دمای خود، طی چند میلیارد سال شروع به سرد شدن و افزایش اندازه می کند و زمانی که حدود ۱۰ تا ۱۱ میلیارد سال سن داشته باشد، به یک ستاره غول سرخ تبدیل می شود. خورشید در مدت کوتاهی پس از تبدیل شدن به یک غول سرخ، شروع به از دست دادن جرم خواهد کرد تا این که در نهایت به یک کوتوله سفید کم نور تبدیل می شود.

گایا یک مأموریت نقشه برداری ستاره ای است و با هر بار انتشار اطلاعات، مقادیر عظیمی از داده ها را در مورد ویژگی های ذاتی میلیاردها ستاره موجود در کهکشان ما و مناطق مجاور جهان جمع آوری می کند. اکنون "گایا" در این نسخه از افشای اطلاعات که "DR۳" نام دارد، بسیاری از پارامترهای ستارگان مانند دما، اندازه، جرم و موارد دیگر را مشاهده و بررسی کرده است.

یکی از برترین توانایی های "گایا" به عنوان ماموریت نقشه برداری ستاره این است که بتواند اندازه‌گیری های فوق العاده دقیقی از درخشندگی، روشنایی و دمای سطح ستارگان را جمع آوری کند. "گایا" و تیم های تحقیقاتی عمدتاً این کار را با جدا کردن نور از یک ستاره با استفاده از یک منشور به رنگین کمانی از رنگ ها به نام یک طیف انجام می دهند. هنگام مشاهده یک ستاره، خطوط طیفی که معمولاً به صورت خطوط سیاه یا کم نور ظاهر میشوند، در طیف ظاهر می شوند و جایی که این خطوط طیفی روی یک طیف قرار دارند، میتواند به دانشمندان بگویند چه عناصری در ستاره وجود دارد.

با این حال، خطوط طیفی، منحصر به فرد هستند و اندازه آن ها متفاوت است. "آنی جامپ کانن" ستاره شناس آمریکایی برای طبقه بندی صحیح ستارگان و انواع ستارگان بر اساس خطوط طیفی آنها در سال ۱۹۰۱ سامانه ای از طبقه بندی ستارگان ایجاد کرد که ستارگان و انواع آنها را بر اساس قدرت خطوط طیفی آن ها مرتب می کند.

ترتیب این ستارگان متعاقباً رابطه ای را با دمای ستارگان نشان داد که باعث شد" آنتونیا موری" ستاره شناس آمریکایی یک طبقه بندی بر اساس عرض خطوط طیفی ایجاد کند. طبقه بندی "موری" نشان داد که عرض خطوط طیفی با درخشندگی و سن یک ستاره مرتبط است.

وقتی هر دو طبقه بندی کانن و موری در یک نمودار منفرد مرتبط میشوند، این امکان را فراهم می کنند که هر ستاره در جهان روی یک نمودار منفرد به نام نمودار "هرتزسپرونگ- راسل" (HR) رسم شود. نمودارهای HR درخشندگی ذاتی و دمای سطح موثر ستارگان را در برابر یکدیگر ترسیم می کنند و نشان می‌دهند که ستاره ها چگونه در طول چرخه زندگی خود که میتواند میلیاردها سال طول بکشد، تکامل می یابند.

نمودارهای HR در تحقیقات اخترفیزیک روی ستارگان بسیار مهم شده اند و اکنون توسط تیمی که در مورد گذشته و آینده خورشید تحقیق می کنند، استفاده شده است.

اینجاست که داده های "DR۳" که توسط "گایا" منتشر شده است، وارد می شوند. تیم محققان به رهبری "اورلاگ کریوی" از رصدخانه "دلا کوت دی آزور" در فرانسه با همکاران "واحد هماهنگی ۸ گایا" هنگامی که داده های DR۳ را بررسی می کردند، در جستجوی دقیق ترین، جامع ترین و جزئی ترین داده های رصدی بر روی ستارگان بودند که "گایا" جمع کرده بود. آن ها بطور خاص در جستجوی ستارگانی بودند که دارای دمای سطحی بین ۳۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ کلوین بودند. ستارگان در این محدوده دمایی معمولاً پیرترین ستاره های کهکشان ما هستند که میتوانند به دانشمندان کمک کنند تاریخ کهکشان راه شیری ما را آشکار کنند.

علاوه بر این، ستاره ها در این محدوده دمایی به دلیل شباهت هایشان با خورشید ما که دمای سطح آن ۶۰۰۰ کلوین است، نامزدهای فوق العاده ای برای کشف سیارات فراخورشیدی جدید هستند.

"کریوی" گفت: ما می خواستیم نمونه خالصی از ستارگان با اندازه‌گیری های دقیق داشته باشیم.

محققان پس از بررسی داده های DR۳ و انتخاب ستاره های مناسب برای تحقیقات خود، نمونه ستارگان خود را فیلتر کردند تا فقط ستارگانی را نشان دهد که دارای مقادیر جرمی و ترکیب شیمیایی مشابه با خورشید ما باشند. از آنجایی که جرم در طول طول عمر یک ستاره نسبتاً بدون تغییر باقی می ماند، ستاره های فیلتر شده می توانند سن های متفاوتی داشته باشند و وقتی در نمودار HR قرار می گیرند، ستاره ها یک خط را دنبال می کنند. این خط نشان دهنده تکامل و چرخه زندگی خورشید ما است که از تولد آن در ۴.۵۷ میلیارد سال پیش تا زمان مرگش که هنوز چندین میلیارد سال با آن فاصله دارد، ادامه دارد. علاوه بر این ، نمودار HR نحوه تغییر دما و درخشندگی خورشید ما را در طول زمان نشان می دهد.

محققان بطور مشخص در این مطالعه ستارگانی مشابه خورشید ما پیدا کرده اند تا بفهمند ستاره منظومه ما چگونه تکامل خواهد یافت. این روند شبیه به روندی است که دانشمندان سیاره های فراخورشیدی مشابه با زمین را برای تعیین چگونگی تکامل زمین در آینده و چگونگی تکامل آن در گذشته بررسی می کنند.

"کریوی" می گوید: اگر ما خورشید خود را نشناسیم، در حالی که هنوز چیزهای زیادی وجود دارند که در مورد آن نمی دانیم، چگونه می توانیم انتظار داشته باشیم که تمام ستارگان دیگری که کهکشان شگفت انگیز ما را تشکیل می دهند ، درک کنیم؟

محققان می گویند وقتی به داده های DR۳ نگاه کردیم، به طور خاص به دنبال ستارگانی بودیم که دارای دما، مقادیر گرانشی، ترکیبات شیمیایی، مقادیر جرمی و شعاع مشابه با خورشید امروزی ما هستند که در مجموع ۵۸۶۳ ستاره را یافتیم.

این فهرست که به اصطلاح «آنالوگ های خورشیدی» نام گرفته است، به دانشمندان این امکان را می دهد تا هر ستاره مورد استفاده در این مطالعه را بطور کامل بررسی کنند.

تحقیقات آینده بر روی این آنالوگ های خورشیدی میتواند بررسی کند که آیا این ستارگان دارای منظومه های سیاره ای هستند یا این که ستارگانی هستند که با سرعتی مشابه با خورشید ما می چرخند.

انتشار داده های DR۳ یک بار دیگر دقت فوق العاده و قابلیت های بی بدیل "گایا" را برجسته کرده که باعث شده است ویژگی های ستاره های کهکشان ما بهتر از گذشته درک شود.

ضمن این که این مطالعه تنها یکی از صدها مطالعه ای است که از داده های DR۳ حاصل خواهد شد و برخی از آن ها در مورد موضوعات غیر ستاره ای مانند کهکشان ها تحقیق می کنند.

"گایا" یک تلسکوپ فضایی متعلق به آژانس فضایی اروپا است که در سال ۲۰۱۳ سوار بر موشک "سایوز ST- B" از پایگاه کورو واقع در گویان فرانسه در ماموریتی به فضا پرتاب شد که در حال حاضر قرار است تا سال ۲۰۲۵ ادامه یابد. هدف اصلی "گایا" انجام اخترسنجی فوق العاده دقیق و با جزئیات است که اندازه‌گیری موقعیت، فواصل و حرکت ستارگان در کهکشان ما را ممکن می کند. یکی از اهداف اساسی مأموریت"گایا" نیز ساخت بزرگ ترين و دقیق ترین مدل یا کاتالوگ سه بعدی از منطقه فضایی ما است که تاکنون ایجاد شده است.

هدف ماموریت این رصدخانه فضایی، ایجاد یک فهرست سه بعدی از حدود یک میلیارد اجرام سماوی، عمدتا ستارگان با روشنایی بیش از ۲۰ قدر است. اهداف "گایا" نزدیک به یک درصد از جمعیت ستارگان کهکشان راه شیری را دربردارد. علاوه بر ستارگان انتظار میرود "گایا" تا ده ها هزار سیاره فراخورشیدی هم اندازه مشتری، ۵۰۰ هزار اختروش و ده ها هزار سیارک‌ (Asteroid) جدید و دنباله دار در منظومه شمسی (Solar System) را شناسایی کند.