تکنولوژی
چرا ستاره‌های مرده داغ بزرگتر هستند
در مطالعه‌ای که بر روی 26,000 ستاره مرده یا همان کوتوله‌های سفید انجام شد، مشخص شد که دمای این ستارگان بر شعاع و جرم آنها تأثیر می‌گذارد. یافته‌ها نشان می‌دهند که کوتوله‌های سفید گزینه‌های خوبی برای مطالعه ماده تاریک و شرایط گرانشی شدید هستند. مطالعه همچنین نشان داد که کوتوله‌های سفید گرم شعاع بزرگ‌تری نسبت به کوتوله‌های سفید سرد دارند. این مطالعه در مجله نجومی منتشر شده است.
حدود چهار سال پیش، یک تیم تحقیقاتی ۳۰۰۰ ستاره مرده را بررسی کرد و کشف کرد که ستاره‌ها هنگام جمع شدن جرم می‌گیرند. اکنون، یک مطالعه جدید از همان تیم بر روی ۲۶,۰۰۰ ستاره مرده، که به نام کوتوله‌های سفید نیز شناخته می‌شوند، انجام شده است. این مطالعه جدید نشان می‌دهد که چگونه دمای ستاره‌های مرده بر شعاع و جرم آنها تأثیر می‌گذارد. یافته‌های این مطالعه همچنین نشان می‌دهد که کوتوله‌های سفید کاندیداهای مناسبی برای مطالعه ماده تاریک و شرایط گرانش شدید هستند. نیکول کرامپلر، نویسنده مطالعه و دانشجوی ارشد دانشگاه جان هاپکینز گفت: "کوتوله‌های سفید یکی از بهترین ستاره‌هایی هستند که می‌توانیم با آنها برای آزمایش این نظریه‌های فیزیکی معمولی کار کنیم، با امید اینکه شاید چیزی عجیب و غریب را که به فیزیک بنیادی جدید اشاره دارد، بیابیم". تفاوت در ستاره‌های مرده گرم و سرد: خورشید (از جمله خورشید ما) و ستاره‌ها تا زمانی زنده می‌مانند که سوخت هیدروژن خود را در هسته‌شان بسوزانند. کوتوله‌های سفید اساساً هسته ستاره‌های مرده‌ای هستند که همه هیدروژن خود را مصرف کرده‌اند. اما آنچه آنها را جالب می‌کند، چگالیشان است. "این ستاره‌های خالی آنقدر چگال هستند که یک قاشق چای‌خوری از ماده آنها وزنی معادل یک تن یا بیشتر دارد، بسیار سنگین‌تر از ماده معمولی. با این جرم جمع شده به صورت فشرده، کشش گرانشی آنها می‌تواند صدها برابر قوی‌تر از زمین باشد"، نویسندگان مطالعه یادآور شدند. برای درک بیشتر رابطه بین دما و شعاع جرم کوتوله‌های سفید، محققان شیفت قرمز گرانشی را از ستاره‌های مرده سرد و گرم مطالعه کردند. شیفت قرمز گرانشی پدیده‌ای است که وقتی نور از یک جسم سنگین با گرانش قوی مانند کوتوله سفید خارج می‌شود رخ می‌دهد. این موضوع باعث می‌شود طول موج نور به سمت انتهای قرمز طیف تغییر کند. هر چه میدان گرانشی قوی‌تر باشد، شیفت قرمز بیشتر است. سپس محققان حرکات کوتوله‌های سفید را نسبت به زمین مطالعه کردند و آنها را براساس گرانش و اندازه‌شان به گروه‌هایی تقسیم کردند. این به آنها اجازه داد که ببینند چگونه دما بر اندازه ستاره‌های مرده مختلف تأثیر می‌گذارد. "ما شواهد قوی برای یک رابطه وابسته به دما میان شعاع و جرم پیدا کردیم، به طوری که کوتوله‌های سفید گرم به طور مداوم شیفت قرمز گرانشی بیشتری نسبت به اجسام سرد در شعاع یا گرانش سطح یکسان داشتند. برای کوتوله‌های سفید گرم، یافتیم که میانگین شعاع آنها بزرگتر و میانگین گرانش سطحی آنها کوچک‌تر از کوتوله‌های سفید سرد است"، نویسندگان مشاهده کردند. آنها متوجه شدند حتی زمانی که یک کوتوله سفید گرم و سرد جرم مشابه داشتند، اولی به نظر می‌رسید بزرگتر از دومی بود. استفاده از کوتوله‌های سفید برای کشف ماده تاریک: تأثیر دما بر جرم و شعاع کوتوله‌های سفید نیز می‌تواند به توضیح این موضوع کمک کند که چگونه این اجرام آسمانی خیلی چگال برای میلیارها سال پایدار می‌مانند حتی بعد از مصرف تمام سوختشان. برای مثال، تحقیق قبلی (چهار سال پیش) پیشنهاد داد که یک اثر کوانتومی به نام فشار انحطاط الکترون مانع از فروپاشی هسته می‌شود. مطالعه جدید اضافه می‌کند که تغییرات دما در لایه‌های گازی خارجی اندازه ستاره را در مقابل گرانش متعادل نگه می‌دارد. این تعادل اطمینان می‌دهد که کوتوله‌های سفید ساختار خود را حفظ می‌کنند. علاوه بر این، از آنجا که یافته‌ها به ساختار ستاره‌های مرده گرم و سرد اشاره می‌کنند، دانشمندان می‌توانند از آنها به عنوان مدل‌هایی برای مطالعه حضور ماده تاریک استفاده کنند. "اگر دو کوتوله سفید در محدوده مداخله ماده تاریک یکسان قرار داشته باشند، ماده تاریک ساختار این ستاره‌ها را به همان شکل تغییر می‌دهد"، کرامپلر گفت. در حالی که جستجو برای ماده تاریک ادامه دارد، هدف بعدی محققان این است که ترکیب شیمیایی کوتوله‌های سفید با جرم‌های مختلف را به صورت عمقی مطالعه کنند. این مطالعه در مجله نجومی منتشر شده است.
