ستاره‌شناسان با بررسی مجدد مشاهدات چند دهه‌ای از تلسکوپ فضایی هابل ناسا، سرنخ جدیدی در یک پرونده قدیمی و حل‌نشده یافته‌اند. بر اساس مطالعه‌ای که در 5 اکتبر در Nature Astronomy منتشر شده است، یک سیگنال شیمیایی غیرمعمول نشان می‌دهد که کوتوله سفید HS 0209+0832 ممکن است میزبان یک سیاره نسل دوم باشد.
یک کوتوله سفید هسته باقی‌مانده از یک ستاره کم‌جرم است که سوخت هسته‌ای خود را تمام کرده و لایه‌های بیرونی گاز و گرد خود را به فضا پراکنده کرده است. بر خلاف سیارات معمولی که در کنار ستاره‌های جوان شکل می‌گیرند، یک سیاره نسل دوم بعداً از موادی که یک ستاره در حال مرگ آزاد می‌کند، شکل می‌گیرد.
جیمی ویلیامز، ستاره‌شناس و نویسنده اصلی این پژوهش، دانشجوی دکتری در دانشگاه وارویک در انگلستان، گفت: «تحقیقات نشان می‌دهد که مرحله کوتوله سفید، پایان داستان یک ستاره و سیاراتش نیست، بلکه تنها فصل اول یک داستان بسیار طولانی‌تر با شخصیت‌های جدید است. این یک چشم‌انداز بسیار هیجان‌انگیز برای پیگیری است.»
زمین و سایر دنیاهای منظومه شمسی سیارات نسل اول هستند. آنها از موادی که در طول تولد خورشید باقی مانده بودند، شکل گرفتند.
هابل یک سیگنال نیوبیوم عجیب و غریب را پیدا می‌کند
ویلیامز گفت: «آنچه هابل در این سیستم کوتوله سفید به ما نشان می‌دهد، چیزی است که قبلاً ندیده‌ایم: فراوانی بالای عنصر نیوبیوم که من برای اولین بار در داده‌های بایگانی شده با آن آشنا شدم.»
هابل HS 0209+0832 را در سال 1999 مشاهده کرد، اما دانشمندان در آن زمان نتوانستند حدود 100 ویژگی شیمیایی در داده‌ها را شناسایی کنند. ویلیامز با استفاده از یک پایگاه داده شیمیایی به‌روز شده به آن مشاهدات بازگشت و دریافت که نیوبیوم مسئول بسیاری از امضاهای قبلاً توضیح داده نشده است.
نیوبیوم در منظومه شمسی ما وجود دارد و همچنین در زمین در کاربردهایی مانند جواهرات و دستگاه‌های تصویربرداری پزشکی استفاده می‌شود. اما ویلیامز گفت که مقدار غیرمعمولاً زیادی که در سیستم HS 0209+0832 شناسایی شده است، به منشأ بسیار متفاوتی اشاره دارد. به جای اینکه از موادی مرتبط با تولد یک ستاره آمده باشد، ممکن است ردی از موادی باشد که در طول مرگ ستاره پراکنده شده‌اند.
نیکلاس استون، یک فیزیکدان نظری در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون و عضو تیم تحقیقاتی، گفت: «نیوبیوم و سایر عناصر سنگین‌تر از آهن از نظر نجومی خاص هستند زیرا، بر خلاف بسیاری از عناصر رایج، در هسته ستاره‌ها از طریق همجوشی هسته‌ای تشکیل نمی‌شوند. در عوض، این عناصر سنگین فقط می‌توانند در شرایط غیرمعمولی که به طور خلاصه در داخل ستاره‌های در حال مرگ ایجاد می‌شوند، سنتز شوند. وجود نیوبیوم نشانه‌ای از این مرگ است و بیرون راندن امعاء و احشای ستاره در حال مرگ به فضا.»
محققان پیشنهاد می‌کنند که پس از بیرون راندن این مواد شیمیایی غنی توسط ستاره، بخشی از آن جمع شده و در نهایت یک سیاره غول گازی را تشکیل داده است. بیشتر مواد باقی‌مانده مدت‌ها پیش به فضا پراکنده شده‌اند، در حالی که سیاره در مدار باقی مانده است.
بوریس گینسیک، ستاره‌شناس و نویسنده همکار این مطالعه، که همچنین در دانشگاه وارویک است، گفت: «وقتی جیمی از من در مورد نیوبیوم در رابطه با این مطالعه پرسید، واقعاً شوکه شدم، زیرا این عنصر در هیچ کوتوله سفید دیگری که تاکنون تجزیه و تحلیل شده است، گزارش نشده بود. هنگامی که متوجه شدیم آنجا وجود دارد، همه چیز سر جای خود قرار گرفت.»
چندین مأموریت ناسا سرنخ را تأیید می‌کنند
تیم نتیجه هابل را در برابر مشاهدات از مأموریت بازنشسته FUSE (Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer) ناسا بررسی کرد. آن داده‌ها نیز نشانه‌های قوی نیوبیوم را در سیستم HS 0209+0832 نشان دادند.
TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) ناسا شواهد مهم دیگری ارائه داد. TESS این کوتوله سفید را به مدت چهار ماه نظارت کرد و تغییرات تکراری در روشنایی را تشخیص داد. این تغییرات نشان می‌دهد که سیاره‌ای ممکن است در حدود 3.7 میلیون مایل (6 میلیون کیلومتر) از ستاره در حال چرخش باشد، بسیار نزدیک‌تر از عطارد به خورشید.
محققان تخمین می‌زنند که این دنیای کاندید یک غول گازی به اندازه مشتری است. به نظر می‌رسد که این سیاره به سرعت در حال از دست دادن جو خود است.
از آنجایی که این کوتوله سفید نسبتاً اخیراً تشکیل شده است، هنوز هم بسیار داغ است. انرژی شدیدی که از بقایای ستاره می‌آید، احتمالاً در حال جدا کردن مواد از جو بیرونی سیاره است. این گاز فراری می‌تواند یک دم شبیه به دم دنباله‌دار ایجاد کند، با مقداری از مواد که یک دیسک را در اطراف کوتوله سفید تشکیل می‌دهند و سپس روی سطح آن می‌افتند. چنین فرآیندی می‌تواند توضیح دهد که چرا هابل نیوبیوم را در هنگام مشاهده ستاره تشخیص داده است.
ویلیامز معتقد نیست که سیاره احتمالی به سرعت ناپدید شود، حتی با از دست دادن مداوم جو.
ویلیامز گفت: «اگر سیاره نسل دوم آنجا باشد، احتمالاً زنده می‌ماند. در نهایت، کوتوله سفید خنک می‌شود و سپس یک دمای ثابت را حفظ می‌کند، با سیاره در منطقه قابل سکونت پایدار خود برای میلیون‌ها سال.»
جستجو برای سیاراتی که پس از مرگ ستاره متولد شده‌اند
سوالات زیادی در مورد سیستم‌هایی مانند این وجود دارد، از جمله اینکه چگونه سیارات نسل دوم شکل می‌گیرند، آیا رایج هستند یا به طور استثنایی نادر هستند و چگونه در هنگام چرخش به دور یک ستاره «مرده» تکامل می‌یابند. ویلیامز قصد دارد در سال‌های آینده با استفاده از هابل به بررسی این سوالات ادامه دهد و مشاهدات کافی را جمع‌آوری کند تا بتواند آمار معناداری در مورد این طبقه غیرمعمول از اجرام آسمانی ایجاد کند.
ویلیامز افزود که هنوز کارهای زیادی برای درک این نوع سیستم‌ها وجود دارد - چگونه سیارات نسل دوم شکل می‌گیرند، چقدر رایج یا نادر هستند و چگونه در اطراف یک ستاره «مرده» تکامل می‌یابند. او قصد دارد از هابل برای بررسی این سوالات در سال‌های آینده استفاده کند و امیدوار است داده‌ها و آمار قابل توجهی در مورد این انواع جدید از اجرام آسمانی جمع‌آوری کند.
گینسیک گفت: «من فکر می‌کنم این تحقیق نمونه مهمی از این واقعیت است که کشف علمی یک مسیر مستقیم نیست. اغلب به آن لحظه جادویی نیاز دارد که مردم در مورد سوالات بزرگ ذهن خود بحث کنند و متوجه شوند که با هم می‌توانند پاسخ‌های غیرمنتظره‌ای پیدا کنند.»