به گزارش مجله ایرانیان اکونومیست. حدود چهار سال پیش، تیمی از محققان 3000 ستاره مرده را مطالعه کردند و دریافتند که ستارگان با کوچک شدن جرم خود را جمع می کنند.

در حال حاضر، یک مطالعه جدید از همان تیم، 26000 ستاره مرده را که به عنوان کوتوله سفید نیز شناخته می شوند، مورد بررسی قرار داده است.

این مطالعه جدید نشان می دهد که چگونه دمای ستارگان مرده بر شعاع و جرم آنها تأثیر می گذارد.

نتایج این مطالعه همچنین نشان می دهد که کوتوله های سفید نامزدهای امیدوارکننده ای برای مطالعه ماده تاریک و شرایط گرانشی شدید هستند.

نیکول کرامپلر، نویسنده این مطالعه، دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه جانز هاپکینز، گفت: کوتوله های سفید یکی از بهترین ستارگانی هستند که ما می توانیم برای آزمایش این نظریه های بنیادی فیزیک پیشگامانه کار کنیم، به این امید که شاید بتوانیم چیز عجیبی پیدا کنیم. به فیزیک بنیادی جدید اشاره می کند.

تفاوت ستارگان مرده گرم و سرد

ستارگان، از جمله خورشید ما، تا زمانی زنده می مانند که سوخت هیدروژن موجود در هسته آنها بسوزد. کوتوله های سفید اساساً هسته ستارگان مرده ای هستند که تمام هیدروژن خود را به پایان رسانده اند. با این حال، چیزی که آن را جالب می کند، تراکم آن است.

این ستارگان آنقدر متراکم هستند که وزن یک قاشق چای خوری از ماده آنها بیش از یک تن است که بسیار سنگین تر از ماده معمولی است.

نویسندگان مطالعه خاطرنشان کردند که با این جرم بسیار فشرده، گرانش آن می تواند صدها برابر قوی تر از زمین باشد.

محققان برای درک بهتر رابطه بین دما و شعاع جرم کوتوله‌های سفید، جابه‌جایی‌های گرانشی گرانشی ستارگان مرده داغ و سرد را مطالعه کردند.

انتقال گرانشی به سرخ پدیده ای است که زمانی رخ می دهد که نور از یک جسم سنگین با گرانش قوی (مانند گرانش یک کوتوله سفید) دور می شود. این باعث می شود که طول موج نور به سمت انتهای قرمز طیف نور تغییر کند. هرچه میدان گرانشی قوی تر باشد، انتقال به سرخ بیشتر است.

محققان سپس حرکات کوتوله های سفید را نسبت به زمین مطالعه کردند و آنها را بر اساس گرانش و اندازه آنها گروه بندی کردند. این به آنها اجازه داد تا بررسی کنند که چگونه دما بر اندازه ستارگان مرده مختلف تأثیر می گذارد.

محققان می گویند: “ما شواهد قوی برای رابطه وابسته به دما بین جرم و شعاع پیدا کردیم.” کوتوله‌های سفید متصل داغ‌تر نسبت به اجسام سردتر در شعاع ثابت یا گرانش سطحی، جابه‌جایی گرانشی به‌سرخ بالاتری دارند. برای کوتوله‌های سفید گرم، ما همچنین دریافتیم که شعاع متوسط ​​آنها بزرگ‌تر و میانگین گرانش سطحی آنها کوچکتر از کوتوله‌های سفید سرد است.

محققان دریافتند که حتی زمانی که یک کوتوله سفید گرم و یک کوتوله سفید سرد دارای جرم یکسانی باشند، کوتوله اولی پف کرده تر از دومی به نظر می رسد.

استفاده از کوتوله های سفید برای تشخیص ماده تاریک

از تأثیر دما بر جرم و شعاع کوتوله‌های سفید نیز می‌توان برای توضیح اینکه چگونه این اجرام برای میلیاردها سال حتی پس از مصرف تمام سوخت خود تا این حد متراکم باقی می‌مانند نیز استفاده کرد.

به عنوان مثال، مطالعه قبلی که چهار سال پیش انجام شد نشان داد که یک اثر کوانتومی به نام “فشار واپاشی الکترون” از فروپاشی هسته ای جلوگیری می کند.

در اخترفیزیک و فیزیک ماده چگال، “فشار انحطاط الکترون” یک اثر مکانیکی کوانتومی است که برای درک پایداری ستارگان کوتوله سفید و جامدات فلزی مهم است. این تجلی پدیده کلی تر “فشار انحطاط کوانتومی” است.

مطالعه جدید اضافه می کند که تغییرات دما در لایه های گاز بیرونی کوتوله های سفید اندازه ستاره را در برابر گرانش متعادل نگه می دارد و این تعادل تضمین می کند که کوتوله های سفید ساختار خود را حفظ می کنند.

علاوه بر این، از آنجایی که این نتایج ساختار ستارگان مرده گرم و سرد را روشن می کند، دانشمندان می توانند از آنها به عنوان مدلی برای مطالعه وجود ماده تاریک استفاده کنند.

کرامپلر می‌گوید اگر دو کوتوله سفید در همان نقطه‌ای قرار می‌گرفتند که ماده تاریک روی هم قرار می‌گرفت، ماده تاریک ساختار آن ستارگان را به همان شیوه تغییر می‌داد.

در حالی که جستجو برای ماده تاریک ادامه دارد، هدف بعدی محققان انجام یک مطالعه عمیق در مورد ترکیب شیمیایی کوتوله های سفید با جرم های مختلف است.

این مطالعه در مجله Astrophysical منتشر شد.