در واقع، چنین سامانههایی بسیار رایجاند. همچنین، سامانههایی که یکی از ستارههای آن یک بقایای فشرده مانند کوتوله سفید یا ستاره نوترونی باشد و ستارهی دیگر در رشتهی اصلی قرار داشته باشد نیز چندان کمیاب نیستند. در این نوع سامانهها، بقایای فشرده میتواند مواد را از سطح ستارهی رشته اصلی به سمت خود جذب کند. این فرآیند گاهی به رویدادهای بسیار پرانرژی منجر میشود: اگر ستارهی فشرده یک کوتوله سفید باشد، این جذب ماده میتواند به یک انفجار ابرنواختری نوع Ia منجر شود؛ و اگر ستارهی فشرده یک ستاره نوترونی باشد، این فرآیند معمولاً منبعی از پرتوهای ایکس بسیار قدرتمند ایجاد میکند.
در پژوهش تازهای، گروهی از اخترشناسان سامانهی ستارهای دوتایی متغیر و فاجعهبار V Sagittae (V Sge) را زیر نظر گرفتند. این سامانه بهطور غیرعادی برای نوع خودش درخشان است؛ موضوعی که نشان میدهد ستارهی گیرنده (accretor) مقدار عظیمی ماده از ستارهی دهنده (donor) میرباید. این مواد بر روی سطح ستارهی گیرنده انباشته میشوند و پس از رسیدن به چگالی و دماهای بحرانی، به صورت شعلهور شدنهای درخشان منفجر میگردند. مقالهی این پژوهش با عنوان:
«V Sge: منبع فوقنرم یا دوتایی داغ و غیرمعمول؟ (I. کارزار X-Shooter در حالت پرنور)» منتشر شد و نویسندهی اصلی آن «پاسی هاکالا» از مرکز اخترشناسی فنلاند با همکاری رصدخانهی جنوبی اروپا (ESO) است.
در سامانهی V Sge، ستارهی دهنده یک ستارهی رشتهی اصلی با جرمی در حدود ۳٫۳ برابر جرم خورشید است. ستارهی دیگر همان ستارهی گیرنده است. در گذشته اخترشناسان گمان میکردند این ستارهی گیرنده یک کوتوله سفید است، اما مشاهدات تازهتر نشان میدهد که احتمالاً این ستاره از نوع «ولف-رایه» (Wolf–Rayet) است؛ ستارههایی که ارتباط نزدیکی با کوتولههای سفید دارند. این ویژگی غیرمعمول باعث شده V Sge برای دههها اخترشناسان را سردرگم نگه دارد.
به گفتهی پروفسور فیل چارلز از دانشگاه ساوتهمپتون که در این مطالعه همکاری داشت:
«V Sagittae یک سامانهی ستارهای عادی نیست – این پرنورترین نمونهی شناختهشده از نوع خود است و از زمان کشف آن در سال ۱۹۰۲ تاکنون، کارشناسان را به چالش کشیده است. پژوهش ما نشان میدهد این درخشندگی شدید به دلیل آن است که کوتوله سفید (یا ستارهی فشرده) زندگی را از همدم خود میمکد و با استفاده از مادهی جذبشده، آن را به جهنمی سوزان تبدیل میکند. این فرآیندی چنان شدید است که بر سطح کوتوله سفید واکنشهای گرماهستهای رخ میدهد و همانند چراغی درخشان در آسمان شب میتابد.»
پاسی هاکالا نیز تأکید میکند:
«سرعتی که این سامانهی ستارهای محکومبهمرگ با آن بیثبات و دیوانهوار در حال نوسان است – احتمالاً به دلیل همین درخشندگی فوقالعاده – نشانهای پرهیاهو از پایان خشونتبار و قریبالوقوع آن است.»
انتشار نوری این سامانه بسیار متغیر و پیچیده است. اخترفیزیکدانان سالها تلاش کردهاند ویژگیهای آن را تفسیر کنند. اما مشاهدات تازه با ابزار طیفنگار قدرتمند X-Shooter بر روی تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) در شیلی، راز مهمی را آشکار کرد: وجود یک حلقهی پیراموندوتایی (circumbinary ring) که به توضیح رفتار این سامانه کمک میکند.
اعتبار تصویر: Hakala و همکاران، ۲۰۲۵، نشریه MNRAS
این حلقه بهطور مستقیم تصویربرداری نشده است؛ بلکه پژوهشگران طیفهای نوری V Sge را ثبت کردند و خطوط گسیلی مشاهدهشده – همراه با سرعتهای آنها – نشان میداد که منشأشان نمیتواند خود ستارهها باشند. نویسندگان مقاله توضیح میدهند:
«این ویژگیها (الف) با فاز مداری تغییر نمیکنند و (ب) در سرعت سامانهای متمرکز هستند، به این معنا که این خطوط گسیلی حرکت هیچیک از اجزای ستارهای را دنبال نمیکنند. تنها توضیح منطقی این است که آنها از یک حلقه یا قرص پیراموندوتایی ناشی میشوند که مادهی گریخته از سامانه را در بر گرفته است.»
برای آزمودن این فرضیه، پژوهشگران دادههای طیفی را مدلسازی کردند. آنها نوشتند:
«شبیهسازیهای ما نشان میدهد هنگامی که ماده از لوب روش (Roche lobe) کوتوله سفید میگریزد، حلقه یا حلقههایی در اطراف سامانه شکل میگیرد که شعاع آن تقریباً ۲ تا ۴ برابر جدایی ستارهها است.»
اینکه چنین حلقهای تشکیل شود، نشاندهندهی آن است که ستارهی گیرنده حجم بسیار عظیمی از ماده را از ستارهی دهنده میرباید. بیشتر این ماده به قرص برافزایشی ستارهی گیرنده وارد میشود، اما بخشی از آن به شکل حلقهای پیرامون سامانه باقی میماند. هاکالا در بیانیهای مطبوعاتی گفت:
«این حلقهی غیرمنتظره که از بقایای مهمانی آشفتهی ستارهای پدید آمده، سرنخی به ما میدهد که میتواند دانش ما را دربارهی چرخهی زندگی و مرگ ستارهها دگرگون کند.»
هاکالا ادامه میدهد:
«کوتوله سفید قادر نیست همهی جرم منتقلشده از همدم داغ خود را ببلعد، بنابراین بخشی از آن را به شکل این حلقهی درخشان کیهانی رها میکند.»
سالها بود که توضیحات رقیب دیگری برای ویژگیهای عجیب V Sge ارائه میشد. برخی پژوهشگران میپنداشتند که این سامانه از دو ستارهی بسیار داغ تشکیل شده است و درخشندگی آن ناشی از برخورد بادهای داغ هر دو ستاره است، نه وجود حلقه. اما این فرضیه قادر نبود تغییرپذیریهای کوتاهمدت یا بلندمدت سامانه را توضیح دهد. نویسندگان مقاله باور دارند بهترین توضیح همان وجود یک قرص پیراموندوتایی است و تغییرات شدید سامانه ناشی از «رفتار آشوبناک قرص برافزایشی داخلی تحت تابش شدید» است.
به باور آنان، قرص برافزایشی داخلی پیرامون ستارهی گیرنده دو حالت «کجشدگی» دارد که بهصورت آشوبناک میان آنها جابهجا میشود. آنها مینویسند:
«همین کجشدگی میتواند برای بازههای طولانی (از چند روز تا چند سال) پایدار بماند تا اینکه جابهجایی بعدی رخ دهد.»
هاکالا دوباره تأکید میکند:
«سرعت بالای نوسانهای بیقرار این سامانهی محکوم به مرگ، که ناشی از درخشندگی شدید آن است، نشانهی آشفتهای از پایان خشونتبار و قریبالوقوع آن به شمار میرود.»
بسیاری از سامانههای دوتایی مشابه میتوانند میلیاردها سال پایدار بمانند، به شرط آنکه نرخ انتقال جرم پایین و پایدار باشد. در چنین حالتی، ستارهی گیرنده بارها لایهای از گاز همدم را بر سطح خود جمع میکند. وقتی جرم کافی انباشته شود، انفجاری به شکل نوا (nova) رخ میدهد و چرخه از نو آغاز میشود.
دکتر رودریگز-گیل از «مؤسسهی اخترفیزیک جزایر قناری» که همکار این مطالعه است توضیح میدهد:
«جرمی که بر روی سطح کوتوله سفید انباشته میشود احتمالاً در سالهای آینده یک انفجار نوا ایجاد خواهد کرد. در آن زمان، V Sagittae حتی با چشم غیرمسلح نیز قابل مشاهده خواهد شد.» اما این تنها آغاز پایان است.
در برخی از این سامانههای دوتایی، سرنوشت نهایی برخورد و ادغام دو ستاره است. این حالت میتواند زمانی رخ دهد که ستارهی دهنده به یک غول سرخ تبدیل شود و سامانه ناپایدار گردد. یا زمانی که ستارهی دهنده خودش به یک کوتوله سفید تبدیل شود. در چنین حالتی، دو ستاره وارد یک پوش مشترک میشوند و مارپیچوار بهسوی یکدیگر فرو میروند و سرانجام با انفجاری عظیم پایان مییابند.
رودریگز-گیل در پایان میگوید:
«اما هنگامی که این دو ستاره سرانجام با هم برخورد کنند و منفجر شوند، انفجار حاصل یک ابرنواختر چنان درخشانی خواهد بود که حتی در روز هم از زمین قابل مشاهده خواهد بود.»
