کشف دو ستاره کوتوله سفید که چشمه امواج گرانشی هستند

اخترشناسان دو کوتوله‌ی سفید را یافته‌اند که به دور یکدیگر در چرخشند و احتمالا امواج گرانشی هم پدید می‌آورند. کوتوله‌های سفید زمانی شکل می‌گیرند که ستارگان خورشید مانند در پایان زندگی خود که سوخت همجوشی‌شان ته می‌کشد و لایه‌های بیرونی خود را به فضا پس می‌زنند و یک هسته‌ی چگال و داغ که “کوتوله‌ سفید” نام دارد از خود به جا می‌گذارند.

dnzepGngBEjSxjWUxKb

نمایی هنری از نخستین سامانۀ دوتایی کوتوله‌ی سفید هسته-هلیومی تاییدشده که چشمه‌ی “امواج گرانشی” هم هست

دانشمندان سال‌هاست که وجود سامانه‌های دوتایی از دو کوتوله‌ی سفید را پیش‌بینی کرده‌اند. بر پایه‌ی نسبیت عام، چرخش دو جرم سنگین مانند این دو به گرد یکدیگر باید باعث گسیلش انرژی در شکل امواج گرانشی بشود، موج هایی در بافت فضا-زمان. این یافته‌‌ای تازه برای امواج گرانشی نیست، بلکه کشف سامانه‌ای است که می‌تواند یک چشمه‌ی امواج گرانشی باشد. ولی نکته اینجاست که این کشف نه تنها شناخت ما از این سامانه‌ها و چشمه‌های امواج گرانشی را بالاتر می‌برد، بلکه در اعتباربخشی به کارایی یک ابزار که سال ۲۰۳۴ آغاز به کار خواهد کرد هم اهمیت دارد.

این دستگاه، رصدخانه‌ی امواج گرانشی “لیزا” (LISA، آنتن فضایی تداخل‌سنج لیزری) است که از این سامانه‌ی دوتایی برای آموختن پایه‌ای و اصولی بهره خواهد گرفت. از آنجایی که از پیش از وجود این سامانه آگاهیم، این آزمایش خوبی خواهد بود که ببینیم دستگاه می‌تواند آن را درست پیدا کند یا نه.

“موکوئمین کیلیک”، یکی از نویسندگان این پژوهش از دانشگاه اوکلاهما می‌گوید: «شناسایی سامانه‌های دوتایی [مناسب لیزا] مهم است، زیرا می‌دانیم که لیزا آنها را در چند هفته پس از روشن کردن تلسکوپ‌هایش خواهد دید. امروزه تنها شمار اندکی از چشمه‌های امواج گرانشی مناسب ِ لیزا را می‌شناسیم. یافتن نخستین پیش‌نمونه از ردۀ تازه‌ای از این سامانه‌ها ما را بسیار جلوتر از همۀ پیش‌بینی‌های ممکن خواهد برد.»

این سامانه که جی۲۳۲۲+۰۵۰۹ نام دارد و پژوهشگران مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین (سی‌اف‌ای) آن را یافته‌اند از دو کوتوله‌ی سفید با هسته‌های هلیومی تشکیل شده که آشکارا دو ستارۀ جداگانه هستند. این سامانه یک دوره‌ مداری کوتاه ۱۲۰۱ ثانیه‌ای دارد(تنها کمی بیش از ۲۰ دقیقه) و نخستین نمونه‌ی چشمه‌ی امواج گرانشی از این نوع است که تاکنون شناسایی شده است.

وارن براون، اخترشناس سی‌اف‌ای و نویسنده‌ی اصلی این پژوهش می‌گوید: «به پیش‌بینی نظریه‌ها، دوتایی‌های کوتوله‌ی سفیدِ هسته-هلیومی در کیهان فراوانند. این کشف این پیش‌بینی‌ها و آزمایش‌های آینده را تقویت می‌کند تا بتوانیم شمار بیشتری از این ستارگان را بیابیم و شمار واقعی‌شان را بسنجیم.»

این سامانه که دوره‌ی مداری‌اش سومین دوره‌ی مداریِ کوتاه در میان همه‌ی دوتایی‌های یافته شده است، پیدا کردنش تا اندازه‌ای دشوار بود. براون می‌گوید: «این سامانه منحنی نور نداشت. ما نمی‌توانستیم یک سیگنال شیدسنجی(فتومتری) ببینیم زیرا سیگنالی در کار نبود.» بنابراین دانشمندان به جای آن که برای شناسایی حرکت مداری آن یک بررسی شیدسنجی انجام دهند (که به جستجوی خود نور می‌پردازد)، از روش طیف‌بینی کمک گرفتند که چگونگیِ برهم‌کنش مواد با پرتوهای الکترومغناطیسی (مانند نور دیدنی) را مشاهده می‌کند.

اگرچه دیدن ستاره سخت بود، ولی این پژوهشگران با بهره از محاسبه‌های نظری پی برند که این گونه از سامانه‌ها چشمه‌های بی‌اندازه نیرومندِ امواج گرانشی هستند. بر پایۀ سنجش این دانشمندان، از آنجایی که این سامانه با زمین همتراز است، دستگاه‌ها باید بتوانند سیگنال‌هایی تا ۲.۵ برابر نیرومندتر از سیگنال‌هایی که از همین گونه سامانه‌ها با جهت‌گیری‌های دیگر دریافت می‌شود را از آن دریافت کنند.

ولی این سامانه به دلیل همین امواج گرانشی فراوانی که دانشمندان امیدوارند روزی از آن ببینند، تا همیشه دوتایی نخواهد ماند. براون می‌گوید: «مدار این دو جرم دائما به هم نزدیک و نزدیک‌تر می‌شوند. امواج گرانشی‌ای که منتشر می‌شود باعث شده دو جرم انرژی از دست بدهند؛ این دو جرم تا شش یا هفت میلیون سال دیگر با هم ادغام شده و یک کوتوله‌ی سفید پرجرم‌تر را خواهند ساخت.» گزارش این محققان در شماره‌ پیش از چاپ در سایت arXiv منتشر شده و برای انتشار در Astrophysical Journal Letters هم پذیرفته شده است.

فیسبوک توییتر گوگل + لینکداین تلگرام واتس اپ کلوب

دیدگاهتان را بنویسید