ستارگان مانند هدیه‌های کریسمس پاره می‌شوند تا دنیاهای عجیبی به نام ‘JuMBO’ ایجاد کنند

“من JuMBOها را ترکیبی از ستارگان و کوتوله‌های قهوه‌ای می‌بینم – اگر اشعه‌های ستارگان پرجرم‌تر نبود، آن‌ها شبیه ستاره‌ها می‌شدند، اما این تابش‌ها باعث شده‌اند که بیشتر شبیه کوتوله‌های قهوه‌ای شوند.”

دانشمندان امسال هدیه‌ای غیرمنتظره برای کریسمس دریافت کرده‌اند: یک راه‌حل احتمالی برای معمای JuMBOها، اجرام سماوی عجیبی که به نظر نمی‌رسند سیاره یا ستاره باشند. این هدیه از طرف تیمی از محققان آمده است که باور دارند JuMBOهای مرموز (اجرام دوتایی به اندازه مشتری) در واقع هسته‌های ستاره‌ای هستند که توسط ستارگان پرجرم و قدرتمند به طور خشونت‌آمیز “باز” شده‌اند، درست مانند کودکانی که با هیجان هدیه‌های کریسمس را باز می‌کنند. این می‌تواند معمایی که در سال ۱۴۰۲ مطرح شد را حل کند.

ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) 42 جفت از این اجرام سیاره‌ای در خوشه سحابی اوریون کشف کردند. آن‌ها گیج شده بودند چون این اجرام به هیچ ستاره‌ای مربوط نمی‌شدند و به نحوی در جفت‌های دوتایی باقی مانده بودند. این امر نشان می‌داد که JuMBOها مانند سیارات یا ستارگان تشکیل نشده‌اند، که باعث سردرگمی شده بود.

تیمی که این ایده را برای توضیح تشکیل JuMBOها ارائه داده است، به رهبری ریچارد پارکر از دانشگاه شفیلد و دانشجوی کارشناسی جسیکا دایموند، با مراجعه به یک ایده قدیمی، این پدیده جدید را توضیح داده‌اند.
این نظریه حول فرآیند “فرسایش نوری” می‌چرخد، فرایندی که در آن ستارگان پرجرم و پرانرژی، مانند ستارگان نوع O یا B، دیگر ستارگان را با تابش پرانرژی بمباران می‌کنند تا لایه‌های بیرونی آن‌ها را از بین ببرند. این ایده مناسب است چون سحابی اوریون که منطقه‌ای پر از ستارگان OB داغ و پرجرم است، برای این فرآیند ایده‌آل است.

“ما داریم از یک ایده نسبتاً قدیمی استفاده می‌کنیم – این که تابش از ستارگان پرجرم آن‌قدر قوی است که هسته گازی که در نهایت یک ستاره را تشکیل می‌دهد، را فرسایش می‌دهد,” پارکر گفت. “این تابش مقداری از مواد هسته را حذف می‌کند و باعث می‌شود که ماده باقی‌مانده فشرده شود و به شکلی کارآمد یک جسم کم‌جرم تشکیل دهد.”

با بازبینی مقاله‌ای که دقیقاً ۲۰ سال پیش منتشر شده بود، تیم با استفاده از این حقیقت که ستارگان معمولاً در سیستم‌های دوتایی تشکیل می‌شوند، چارچوب فرسایش نوری را به کار برده و نشان داده‌اند که یک دوتایی ستاره‌ای می‌تواند به طور نوری فرسایش یابد تا جفت JuMBO تشکیل شود.

“من JuMBOها را ترکیبی از ستارگان و کوتوله‌های قهوه‌ای می‌بینم – اگر تابش از ستارگان پرجرم‌تر نبود، آن‌ها شبیه ستاره‌ها می‌شدند، اما تابش‌ها باعث شده‌اند که بیشتر شبیه کوتوله‌های قهوه‌ای شوند,” پارکر ادامه داد.

این باعث می‌شود که یک جسم سماوی دیگر به ترکیب JuMBOها اضافه شود، بنابراین قبل از ادامه، بیایید مانند روح کریسمس گذشته در داستان “سرگذشت کریسمس” چارلز دیکنز به سال ۱۴۰۲ بازگردیم و ببینیم که چگونه JuMBOها دسته‌بندی نشدند.

کوتوله‌های قهوه‌ای، سیارات یا ستارگان” – JuMBOها با ستاره‌شناسان بازی معما می‌کنند

همانطور که پیش‌تر توضیح داده شد، معمای بزرگ در مورد JuMBOها این است که به نظر می‌رسد آن‌ها از راه‌هایی تشکیل نمی‌شوند که منجر به تشکیل ستارگان یا سیارات شوند.

JuMBOها جرم‌هایی مشابه چند برابر مشتری دارند، بنابراین ممکن است بلافاصله به نظر برسد که آن‌ها مانند سیارات از حلقه‌ای از گاز و گرد و غبار که ستارگان نوزاد را احاطه کرده، شکل گرفته‌اند. اما جفت‌های JuMBOی کشف شده در سحابی اوریون با ستاره‌ای مرتبط نیستند.

این قابل توضیح است. سیارات اغلب “مستقل” می‌شوند و از سیستم‌های سیاره‌ای توسط تعاملات گرانشی با “ستارگان مهاجم” یا حتی از طریق تعاملات با سیاره‌های خواهر خود، بیرون انداخته می‌شوند.

مشکل با این ایده برای توضیح JuMBOها این است که انرژی مورد نیاز برای بیرون انداختن دو سیاره از اطراف ستاره خود باید ترتیب دوتایی آن‌ها را نیز شکسته باشد. اما JuMBOها هنوز در دوتایی‌ها وجود دارند.

البته، این احتمال وجود دارد که یک اتفاق نادر باعث شود که دو سیاره بدون شکسته شدن از هم جدا شوند. اما ستاره‌شناسان تنها یک یا دو جفت JuMBO در اوریون کشف نکردند؛ آن‌ها ۴۲ جفت در یک گوشه نسبتاً کوچک از کهکشان راه شیری پیدا کردند! این نشان می‌دهد که آنچه در حال رخ دادن است، یک حادثه نادر نیست.

پس چرا ستاره‌شناسان فکر می‌کردند که JuMBOها مانند ستارگان تشکیل نمی‌شوند؟

این همه به جرم آن‌ها مربوط می‌شود.
ستارگان زمانی متولد می‌شوند که نواحی بیش از حد متراکم در یک ابر عظیم گاز و گرد و غبار رشد کرده و تحت گرانش خود فرو می‌ریزند. این باعث به وجود آمدن یک پروتوستاره می‌شود که همچنان مواد را از پیله گازی و گرد و غباری که در آن شکل گرفته، جمع‌آوری می‌کند. معمولاً این پروتوستارها جرم کافی جمع می‌کنند تا فشارها و دماهای در هسته ایجاد شود تا هیدروژن را به هلیوم تبدیل کنند، که فرآیند هسته‌ای است که ستاره‌های رشته اصلی را تعریف می‌کند.

همانطور که پارکر اشاره کرد، بسیاری از ستارگان با یک شریک دوتایی از همان ابر به دنیا می‌آیند و به ستارگان دوتایی تبدیل می‌شوند. تخمین زده می‌شود که حدود نیمی از تمام ستارگان شناخته شده در چنین شراکت‌هایی هستند. معما حل شد، درست است؟ نه!

اما نکته اینجا است:

هرچه یک ستاره پرجرم‌تر باشد، احتمال اینکه در یک دوتایی باشد بیشتر است. حدود ۷۵٪ از پرجرم‌ترین ستارگان با یک شریک وجود دارند. این عدد برای ستارگانی با جرمی مشابه خورشید حدود ۵۰٪ است و با کاهش جرم کاهش می‌یابد. بنابراین احتمال پیدا کردن یک ستاره با جرم سیاره‌ای در دوتایی تقریباً صفر است.

یادآوری کنید که JWST در یک سحابی تنها ۴۲ جفت JuMBO پیدا کرده است. این نشان می‌دهد که چیزی در اینجا در حال رخ دادن است که بیشتر از یک اتفاق تصادفی است.

JuMBOها اصلاً مستقل نیستند

در نظریه پارکر و دایموند، JuMBOها واقعاً مانند ستارگان تشکیل می‌شوند، اما آن‌ها ابتدا جرم کافی برای اینکه در دوتایی‌ها سکونت داشته باشند، دارند. سپس تابش‌های خشونت‌آمیز که از سایر ستارگان پرجرم‌تر منتشر می‌شود، بخش زیادی از این جرم را فرسایش می‌دهد، بنابراین JuMBOها با جرم‌های سیاره‌ای باقی می‌مانند.

پارکر توضیح داد: “این نیازی به این که JuMBOها به عنوان سیارات پرجرم تشکیل شوند و somehow از ستارگان مادر خود به عنوان یک جفت دوتایی پرتاب شوند را از بین می‌برد. آن‌ها واقعاً ‘مستقل’ نیستند. در ایده ما، JuMBOها یک دوتایی ستاره‌ای معمولی و رایج را تشکیل می‌دهند اگر تابش شدید از ستارگان پرجرم اطراف نباشد.”

اگر ستاره‌شناسان می‌خواهند برای پارکر هدیه‌ای کریسمسی برای نظریه‌اش و دایموند بیاورند، محقق دانشگاه شفیلد از یک سورپرایز خوشحال خواهد شد.