دانشمندان شواهد تازه‌ای از زمان و چگونگی مرگ خورشید یافتند
دانشمندان به مدل‌سازی‌های دقیقی دست یافته‌اند که نشان می‌دهد پایان ستاره‌ی مرکزی منظومه‌ی شمسی چگونه رقم خواهد خورد و چه سرنوشتی پس از مرگ در انتظار خورشید است.
مرگ خورشید یکی از موضوعاتی است که همواره بخشی از کارهای پژوهشی منجمان را به خود اختصاص داده است و دانشمندان پیش‌بینی‌هایی درباره‌ی چگونگی پایان منظومه‌ی شمسی دارند. هرچند انسان‌ها به چنین رویدادی نزدیک نیستند که بتوانند آن را از نزدیک ببینند.
در گذشته، ستاره‌شناسان تصور می‌کردند که خورشید هنگام مرگ به یک سحابی سیاره‌نما تبدیل خواهد شد. حبابی درخشان از گاز و گردوغبار که از بقایای ستاره تشکیل شده است. اما شواهد نشان داد که برای تشکیل سحابی سیاره‌نما، ستاره باید بسیار پرجرم‌تر باشد. با این وجود در سال ۲۰۱۸ یک تیم بین‌المللی از منجمان دوباره این موضوع را بررسی کردند و دریافتند که سحابی سیاره‌نما در حقیقت محتمل‌ترین شکل برای پایان خورشید است.
روند مرگ خورشید
خورشید حدود ۴٫۶ میلیارد سال سن دارد. این عدد بر پایه‌ی سن دیگر اجرام منظومه‌ی شمسی که در همان زمان شکل گرفته‌اند، اندازه‌گیری شده است. از سویی طبق مشاهده‌ی دیگر ستارگان، ستاره‌شناسان پیش‌بینی می‌کنند که ستاره‌ی منظومه‌ی ما حدود ۱۰ میلیارد سال دیگر به پایان عمر خود می‌رسد.
البته در مسیر مرگ ستاره‌ی مرکزی منظومه‌ی شمسی رویدادهای دیگری هم اتفاق می‌افتد. خورشید حدود ۵ میلیارد سال دیگر به یک غول سرخ تبدیل خواهد شد. هسته‌ی ستاره منقبض می‌شود اما لایه‌های بیرونی آن تا مدار مریخ گسترش می‌یابند و زمین را اگر هنوز سر جایش باشد، در خود می‌بلعند.
چیزی که قطعی است این است که ما در آن زمان وجود نخواهیم داشت. در حقیقت بشریت تنها ۱ میلیارد سال دیگر امکان حیات بر روی زمین را دارد، مگر اینکه همان‌طور که ایلان ماسک هم در نظر دارد، راهی برای رفتن از این سیاره پیدا شود؛ زیرا درخشندگی خورشید هر ۱ میلیارد سال حدود ۱۰ درصد افزایش می‌یابد.
اگرچه شاید این میزان زیاد به‌نظر نرسد اما به اندازه‌ای شدید است که به حیات روی زمین پایان خواهد داد. اقیانوس‌ها تبخیر و سطح زمین برای تشکیل آب مایع بسیار داغ می‌شود. بشر هم در این شرایط کاملا از بین خواهد رفت.
این چیزی است که با شکل‌گیری یک غول سرخ روی می‌دهد که تأیید شده و تغییر آن دشوار است. مطالعه‌های گوناگون در گذشته نشان داده‌اند که برای تشکیل یک سحابی سیاره‌ای درخشان، ستاره‌ی اولیه باید دو برابر خورشید جرم داشته باشد.
تشکیل سحابی سیاره‌نما
در مطالعه‌ی سال ۲۰۱۸ که نسخه‌ی جدید آن در نشریه‌ی Nature Astronomy منتشر شده، از مدل‌سازی رایانه‌ای استفاده و مشخص شد همانند ۹۰ درصد ستارگان دیگر، به احتمال زیاد خورشید ما هم در نهایت از یک غول سرخ به یک کوتوله‌ی سفید می‌شود تشکیل یک سحابی سیاره‌نما بخشی از روند مرگ آن است.
«آلبرت زیجلسترا» (Albert Zijlstra) اخترفیزیکدان دانشگاه منچستر در این زمینه می‌گوید: «هنگامی که ستاره‌ای می‌میرد جرمی از گاز و گردوغبار که به نام پاکت (Envelope) شناخته می‌شود به فضا پرتاب می‌کند. پاکت می‌تواند به اندازه‌ی نصف ستاره جرم داشته باشد. بدین ترتیب هسته‌ی ستاره که در این مرحله از زندگی ستاره در حال پایان سوخت خود است، آشکار می‌شود.»
او همچنین اشاره می‌کند: «بدین ترتیب هسته‌ی داغ باعث می‌شود پاکت رانده شده به بیرون تا ۱۰ هزار سال درخشش بالایی داشته باشد. این همان چیزی است که سحابی سیاره‌نما را قابل مشاهده می‌کند. برخی از آن‌ها چنان درخشانند که از فاصله‌های بسیار زیاد تا ده‌ها سال نوری قابل مشاهده‌اند. جایی که نور خود ستاره برای رصد بسیار ضعیف‌تر بوده است.»
مدل جدید سحابی‌های سیاره‌نما
مدل داده‌ای که این تیم پژوهشی ایجاد کرد در حقیقت چرخه‌ی زندگی انواع گوناگون ستاره‌ها را پیش‌بینی می‌کند تا روشنایی سحابی سیاره‌نما مربوط به جرم‌های گوناگون ستاره‌ای را مشخص سازد.
سحابی سیاره‌نمای چشم گربه
Credit: NASA/ESA
سحابی‌های سیاره‌نما در سراسر جهان قابل مشاهده رایج هستند که از جمله‌ی آن‌ها می‌توان به سحابی مارپیچ، سحابی چشم گربه و سحابی حلقه و سحابی حبابی اشاره کرد. این اجرام ارتباطی با سیاره‌ها ندارند اما به دلیل آنکه هنگام نخستین کشف توسط «ویلیام هرشل» (William Herschel) در اواخر قرن ۱۸ میلادی از تلسکوپ‌های آن زمان شبیه به سیارات بودند به این نام خوانده می‌شود.
حدود ۳۰ سال پیش اخترشناسان به موضوع عجیبی پی بردند، درخشان‌ترین سحابی‌های سیاره‌ای در کهکشان‌های دیگر همگی دارای روشنایی یکسانی هستند. بنابراین حداقل به‌صورت تئوری، ستاره‌شناسان با مشاهده‌ی سحابی‌های سیاره‌ای در کهکشان‌های دیگر، می‌توانند فاصله‌ی آن‌ها را محاسبه کنند.
داده‌های به‌دست آمده از اندازه‌گیری‌ها نشان داد که این موضوع درست است اما مدل‌سازی‌ها حاکی از چیز دیگری بود که از زمان کشف تا کنون ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده است. به گفته‌ی زیجلسترا «ستارگان قدیمی و کم‌جرم باید سحابی‌های سیاره‌نمای بسیار ضعیف‌تری نسبت به ستاره‌های جوان و پرجرم‌تر تشکیل دهند و این تناقض میان مشاهدات و مدل‌سازی‌ها در ۲۵ سال گذشته محل چالش بوده است.»
داده‌ها می‌گویند سحابی‌های سیاره‌نمای درخشان می‌توانند از ستارگان کم‌جرم ماند خورشید تشکیل شوند اما طبق مدل‌سازی‌ها چنین چیزی امکان‌پذیر نیست و هر چیزی کمتر از دو برابر جرم خورشید باعث می‌شود سحابی سیاره‌نما برای دیدن بسیار ضعیف باشد.
سرانجام مدل‌های پژوهش سال ۲۰۱۸ اما با نشان دادن اینکه خورشید در نزدیکی حد پایین جرمی برای ستاره‌های تبدیل‌شونده به سحابی سیاره‌نما است، این مشکل را حل کرده است.
یک ستاره حتی با جرم کمتر از ۱٫۱ برابر خورشید نمی‌تواند یک سحابی قابل مشاهده ایجاد کند. از سوی دیگر ستارگان بزرگ‌تر تا ۳ برابر جرم خورشید سحابی‌های درخشان‌تری تولید خواهند کرد. برای همه‌ی ستارگان دیگر در این بازه هم روشنایی پیش‌بینی شده، بسیار نزدیک به آنچه مشاهده شده است، بود.
یک مدل‌سازی دقیق که این‌طور که زیجلسترا می‌گوید نتیجه‌ای خوب محسوب می‌شود. ما اکنون نه تنها راهی برای اندازه‌گیری وجود ستاره‌های چند میلیارد ساله در کهکشان‌های دور داریم که محدوده‌ای است که اندازه‌گیری آن بسیار دشوار است، بلکه حتی متوجه شده‌ایم که خورشید هنگام مرگ چگونه خواهد بود.
عکس کاور: طرحی گرافیکی از مرگ خورشید
Credit: Science Insider
منبع: Science Aelert
