گروهی از ستاره شناسان با استفاده از تصاویر شفاف و واضح تلسکوپ فضایی هابل، موفق شدند با به کار گرفتن روشی که قدمت آن به یک قرن پیش می‌رسد، جرم یک کوتوله سفید را محاسبه کنند.
روشی که در آن جرم یک ستاره کوتوله سفید که باقی‌مانده‌ای چگال از ستاره هایی با جرم قابل‌مقایسه با خورشید ما است، بر اساس میزان انحرافی که در نور ستاره‌ای پیش‌زمینه ایجاد می‌کند و بر اساس پیش‌بینی نظریه نسبیت عام سنجیده می‌شود.
این رصد که بر اساس مشاهدات هابل صورت گرفته است، نه‌تنها تخمینی دقیق و قابل‌اطمینان و مستقیم از جرم کوتوله سفید را در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد که باعث به دست آمدن درکی بهتر از نظریه‌هایی می‌شود که سعی در توضیح ساختار و ترکیب این ستاره‌های سوخته قدیمی دارند.
در سال 1915 میلادی بود که نظریه نسبیت عام انیشتین، برای نخستین بار به توضیح این موضوع پرداخت که چطور اجرام پرجرم با خمیده کردن فضا-زمان اطراف خود، باعث به وجود آمدن احساس گرانش می‌شوند. اگر این پیش‌بینی درست بود وقتی نور جرمی دوردست از مجاورت یک میدان گرانشی عبور می‌کرد باید دچار تغییر موقعیت ظاهری می‌شد.
چهار سال بعدازآن گروهی از ستاره‌شناس‌های انگلیسی به رهبری سِر آرتور ادینگتون عازم آفریقای جنوبی شدند و با رصد یک خورشیدگرفتگی کامل و مقایسه موقعیت ستاره‌ها در هنگام گرفت، با زمانی که خورشید در سوی دیگر آسمان قرار داشت، شاهدی تجربی مبنی بر صحت این نظریه ارائه دادند. آزمایش آن‌ها نشان داد زمانی که نور ستاره‌های دوردست از کنار خورشید عبور می‌کند، تحت تأثیر انحنایی که جرم خورشید در فضا زمان اطراف خود ایجاد کرده است در موقعیتی متفاوت – نسبت به زمانی که خورشید در مقابل آن‌ها قرار ندارد – دیده می‌شوند.
اگر جرمی کم سو – برای مثالی کهکشان یا خوشه کهکشانی دوردست – در زاویه مناسبی نسبت به ما قرار داشته و یک جسم پرجرم – مانند یک کهکشان یا خوشه کهکشانی دیگر – در مقابل آن – در خط دید ما – قرار داشته باشد، این انحنای ایجادشده می‌تواند نقش یک عدسی را بازی کرده و باعث تقویت و مریی شدن جسم کم‌سوی پُشتی شود. این همان روشی است که از آن به ریز عدسی‌های گرانشی نام‌برده می‌شود؛ اما این روش تنها برای اجسامی قابل‌استفاده است که جرمی فوق‌العاده بالا دارند و درنتیجه خمیدگی نسبتا زیادی را در فضای اطراف خود ایجاد می‌کنند.
حال ستاره شناسان به لطف هابل موفق شده‌اند این روش را برمبنای انحنای ایجادشده توسط یک تک‌ستاره به کار ببرند. اگرچه اساس نظری این روش یک قرن سابقه دارد اما برای اینکه بتوان این تأثیر را برای انحنایی که یک ستاره ایجاد می‌کند بررسی کرد، نیاز به ابزارهای دقیق و پرتوانی است که بتوانند انحنای اندک ناشی از یک ستاره را ثبت کنند و اینجا است که نقش مهم هابل و تصاویر دقیق و توان خیره‌کننده آن به میان آمده است.
هابل در این رصد کوتوله سفید استین (Stein) 2051 B را در هنگامی‌که از مقابل یک ستاره پیش‌زمینه عبور می‌کرد رصد کرده است. زمانی که این دو تقریباً در یک راستا قرار گرفتند، میدان گرانشی کوتوله سفید و انحنایی که در میدان گرانشی ایجاد می‌کند، باعث خمیده شدن نوری شد که از ستاره پیش‌زمینه به زمین می‌رسید و انحنایی معدل 2 میلی‌ثانیه قوسی نسبت به موقعیتی که باید در آن رصد می‌شد به وجود آورد. اگر می‌خواهید تصوری از میزان کوچکی این انحنا داشته باشید به ذهن بیاورید که این تفاوت مکانی، معادل مشاهده تغییر مکانی در حدود 12 میلی‌متر از فاصله نزدیک به 2400 کیلومتری است.
توان تلسکوپ هابل چنین رصدی را ممکن ساخت و دانشمندان با محاسبه این مقدار جابجایی جرم کوتوله سفید را 68 درصد جرم خورشید ما برآورد کردند که با دیدگاه‌ها و مدل‌های نظری همخوانی دارد.
این روش می‌تواند راهی تازه برای بررسی جرم یک ستاره را در اختیار دانشمندان قرار دهد. به‌طور طبیعی اگر ستاره‌ای دارای همدمی در اطراف خود باشد و در یک منظومه قرارگرفته باشد، دانشمندان می‌توانند با اندازه‌گیری حرکت‌های مداری ستاره دوتایی جرم آن را اندازه‌گیری کنند. در مورد این کوتوله سفید اگرچه در اطراف آن یک کوتوله سرخ قرار داشت اما فاصله این دو به‌قدری زیاد بود که نمی‌شد از روش رایج برای تعیین جرم مؤلفه‌های سیستم استفاده کرد.
این روش ریز عدسی‌های گرانشی روشی مستقیم و بی‌واسطه است.
این رصد همچنین به دانشمندان کمک کرده است تا به‌طور مستقل، یکی از نظریات تحول کوتوله‌های سفید را که در سال 1935 توسط سوبرامانیان چاندراسکار مطرح شده و رابطه میان شعاع کوتوله سفید و جرم آن را بیان می‌کند را تقویت کنند.
این اندازه‌گیری که دقت آن هزار برابر بیشتر از دقت انحنای اندازه‌گیری شده در کسوف معروف ادینگتون بود، به‌خصوص با آغاز به کار نسل بعدی تلسکوپ‌های فضایی می‌تواند به روشی رایج و کارآمدتر برای اندازه‌گیری اجرام ستاره‌ای دوردست بدل شود.
کوتوله سفید استین 2051 B، در فاصله 17 سال نوری از زمین قرار دارد و تخمین زده می‌شود سنی معادل 2.7 میلیارد سال داشته باشد. ستاره‌ای که با گذر از پشت این کوتوله سفید این اندازه پیری را ممکن کرد در فاصله 5 هزار سال نوری از زمین قرار دارد.
اکنون محققان امیدوارند بتوانند به روش مشابه مطالعه‌ای را بر روی ستاره پروکسیما قنطورس که نزدیک‌ترین ستاره به منظومه شمسی ما به شمار می‌رود انجام دهند.
–
Photo/Video: NASA, ESA, and K. Sahu (STScI)
پوریا ناظمی
No tags for this post.