ما همیشه نمیدانیم این اتفاق دقیقاً چه زمانی رخ میدهد، اما برای یک سامانهی دوتایی ستارهای در فاصلهی حدود ۱۵۰ سال نوری از زمین، اکنون زمان دقیقی برای مرگ آن کشف شده است. در حدود ۲۳ میلیارد سال آینده، این دو کوتولهی سفید سرانجام با یکدیگر برخورد خواهند کرد.
البته، این اتفاق در صورتی میافتاد که هر دو ستاره پیش از آن با یک انفجار باشکوه از بین نروند – یک ابرنواختر نوع Ia، که یکی از ابزارهای اصلی اندازهگیری فاصلهها در کیهان است.
پیش از این میدانستیم که کوتولههای سفید عامل اصلی ابرنواخترهای نوع Ia هستند، اما این کشف، نخستین تأیید تجربی برای یک پیشبینی نظری مهم است: اینکه منشاء بیشتر ابرنواخترهای نوع Ia نه یک کوتوله سفید، بلکه دو کوتوله سفید در یک سامانهی دوتایی است.
“جیمز ماندی”، اخترفیزیکدان دانشگاه وارویک بریتانیا، گفته است. «وجود یک کوتولهی سفید دوم بهعنوان همدم، توضیح طبیعی برای بخش بزرگی از ابرنواخترهای نوع Ia است، چون این نوع سامانهها در کهکشان راه شیری بسیار فراواناند. اما تاکنون هیچگاه نه سامانهای پیدا شده بود که جرم آن بهقدری زیاد باشد که مطمئناً منجر به یک ابرنواختر نوع Ia شود، و نه سامانهای که زمان انفجارش با عمر فعلی جهان قابل مقایسه باشد.»
او ادامه میدهد: «با این کشف جدید، هر دوی این شرایط برآورده شدهاند، و از آنجایی که این سامانه تنها ۱۵۰ سال نوری با زمین فاصله دارد (در همسایگی کهکشانی ما)، این حس را به ما میدهد که احتمالاً نمونههای بسیار بیشتری از این سامانهها در مقابل چشمان ما پنهان شدهاند، و ما توانایی شناسایی آنها در فاصلههای بسیار دورتری را نیز داریم.»
کوتولههای سفید را نمیتوان ستارههایی زنده در نظر گرفت. آنچه ما بهصورت عام ستارهی زنده مینامیم، ستارههایی هستند که هنوز در مرحلهی توالی اصلیاند و در هستهشان هیدروژن میسوزانند.
زمانی که سوخت هیدروژن تمام میشود، ستاره میمیرد. لایههای بیرونیاش به فضا پرتاب میشوند و هستهاش، که دیگر توسط فشار ناشی از همجوشی پشتیبانی نمیشود، تحت گرانش فرو میریزد.
برای کوچکترین و فراوانترین ستارگان جهان – با جرمی تا حدود ۸ برابر خورشید – این هستهی باقیمانده یک کوتولهی سفید است؛ جرمی فوقالعاده چگال با جرمی تا حدود ۱.۴ برابر جرم خورشید که در کرهای بهاندازهی زمین یا ماه فشرده شده است.
این حد جرم، «حد چاندراسخار» نام دارد – بیشینه جرمی که یک کوتولهی سفید میتواند داشته باشد پیش از آنکه ناپایدار شود.
ابرنواختر نوع Ia که از عبور کوتولهی سفید از این حد جرم پدید میآید، پدیدهای بسیار مهم است. این انفجارها عناصر سنگین را که در هستهی ستاره ساخته شدهاند، در سراسر کیهان پراکنده میکنند.
همچنین، این نوع ابرنواخترها درخشش ثابتی دارند، که آنها را به ابزاری بینظیر برای اندازهگیری فاصلهها در کیهان تبدیل کرده است.
بهدلیل تعداد بالای سامانههای دوتایی کوتولهی سفید در کهکشان ما، اخترشناسان آنها را یکی از مهمترین گزینهها برای توضیح تعداد بالای ابرنواخترهای نوع Ia در کیهان میدانند.
اما تنها یک مشکل وجود دارد:
برای رخ دادن یک ابرنواختر نوع Ia، دو ستاره باید بهقدری به یکدیگر نزدیک باشند که یکی بتواند جرم کافی را از دیگری برباید تا از حد چاندراسخار عبور کند و فرو بریزد.
سامانههایی از این دست یافته شدهاند – اما زمان لازم برای آنها جهت نزدیک شدن به یکدیگر بسیار بیشتر از عمر فعلی جهان، یعنی ۱۳.۸ میلیارد سال، است.
زمانی که ماندی و همکارانش در دادههای پیمایش DBL نشانههایی از یک سامانهی دوتایی کوتولهی سفید یافتند، متوجه شدند با کشف بزرگی روبرو هستند.
او میگوید: «وقتی دیدم که این دو ستاره تنها ۱/۶۰ فاصلهی زمین تا خورشید از هم فاصله دارند، سریعاً متوجه شدم که ما نخستین سامانهی دوتایی کوتوله سفید را کشف کردهایم که بدون شک در زمانی نزدیک به عمر جهان به یک ابرنواختر نوع Ia تبدیل خواهد شد.»
«ما اکنون میتوانیم با اطمینان، چند درصد از نرخ ابرنواخترهای نوع Ia در کهکشان راه شیری را به چنین سامانههایی نسبت دهیم.»
این سامانه که با نام WDJ181058.۶۷+۳۱۱۹۴۰.۹۴ شناخته میشود، جرمی معادل ۱.۵۶ برابر جرم خورشید دارد و دورهی مداری آن بیش از ۱۴ ساعت است. در گذر زمان، مدار آنها بهآرامی فرو خواهد ریخت تا اینکه در نهایت — شپلق… بوم! — به ابرنواختر نوع Ia تبدیل میشوند.
آن روز، ۲۳ میلیارد سال دیگر خواهد بود. تا آن زمان، زمین و احتمالاً بشریت از بین رفتهاند و خورشید هم به یک کوتوله سفید تبدیل شده است… پس خبر خوب این است که از جانب این انفجار خطری ما را تهدید نمیکند.
اما اهمیت این کشف در این است که برای نخستین بار شواهد مستقیمی به ما میدهد که منشأ ابرنواخترهای نوع Ia را به سامانههای دوتایی کوتوله سفید مرتبط میسازد و نشان میدهد به دنبال چه نوع سامانههایی باید بگردیم.
ماندی گفت: «این فرضیه که ابرنواخترهای نوع Ia از سامانههای دوتایی کوتوله سفید سرچشمه میگیرند – و حتی منشاء عمدهی آنها باشند – تاکنون کاملاً نظری بوده و هیچ پشتیبانی رصدی نداشته است.»
«با این کشف، ما نخستین سامانهی دوتایی کوتوله سفید را یافتیم که بدون تردید به ابرنواختر نوع Ia تبدیل خواهد شد، آنهم در آستانهی کهکشانی ما. اکنون میتوانیم چند درصد از نرخ ابرنواخترهای نوع Ia در کهکشان راه شیری را به این سامانهها نسبت دهیم – که پیش از این صفر بود.»
این پژوهش در نشریه Nature Astronomy منتشر شده است.
