ساز و کاری درون ستاره های در حال تبدیل به کوتوله سفید ممکن است آشکار کننده فرصتی برای حفظ دمای مناسب برای حمایت حیات در اطراف آن و در دوران پس از تبدیل ستاره به کوتوله باشد.

خلاصه داستان

کوتوله‌های سفید معمولاً به‌عنوان پایان راه ستارگان خورشیدمانند توصیف می‌شوند؛ اجسامی بی‌رمق و رو به خاموشی که امیدی برای حیات در اطراف‌شان نیست. اما پژوهش تازه‌ای از دانشگاه اوکلاهاما این نگاه را تغییر داده است. نتایج نشان می‌دهد حدود 0.6 تا 2.5 درصد این ستارگان به‌ظاهر خاموش، به‌دلیل وجود عنصر نئون-۲۲، دچار «تأخیر در سرد شدن» می‌شوند و همین امر می‌تواند ناحیه‌های زیست‌پذیر اطراف‌شان را برای میلیاردها سال بیشتر پایدار نگه دارد.

راز نئون-۲۲

ستارگان میان‌جرم مانند خورشید ما، وقتی به پایان عمر می‌رسند، پس از مرحله‌ی غول سرخ، به کوتوله‌ی سفید تبدیل می‌شوند. بیشتر جرم این ستاره‌های فشرده از کربن و اکسیژن تشکیل شده است، اما درصدی هم نئون-۲۲ در آن‌ها وجود دارد؛ عنصری که طی سوختن هلیوم از تبدیل نیتروژن-۱۴ ساخته می‌شود.

اگر مقدار نئون-۲۲ در کوتوله سفید بیش از ۲.۵ درصد جرم ستاره باشد، پدیده‌ای رخ می‌دهد که پژوهشگران آن را «تقطیر» می‌نامند. هنگام بلورشدن هسته، کریستال‌های تازه‌شکل‌گرفته نسبت به مایع پیرامون، نئون-۲۲ کمتری دارند و سبک‌تر می‌شوند. همین باعث می‌شود به سمت بالا حرکت کنند، دوباره ذوب شوند و چرخه‌ای شبیه به یک «چراغ لاوا» پدید آید. این حرکت حجم عظیمی از انرژی گرانشی آزاد می‌کند و روند سرد شدن ستاره را تا ۱۰ میلیارد سال متوقف می‌سازد.

ترافیک کیهانی در راه خنک شدن

تحلیل داده‌های حدود چهار هزار ستاره‌ی نزدیک (از کاتالوگ Hypatia) و شبیه‌سازی‌های عددی با کد MESA نشان داد پیش‌بینی‌ها با مشاهدات تلسکوپ فضایی گایا سازگار است. گایا خوشه‌ای غیرمنتظره از کوتوله‌های سفید را در نمودار درخشندگی ستاره‌ای آشکار کرده بود: ستارگانی که بر روی «شاخه Q» توقف کرده‌اند، گویی در ترافیک کیهانی گیر افتاده‌اند.

تقریباً شش درصد از کوتوله‌های سفید پرجرم چنین وضعیتی دارند. سرعت حرکتی این ستاره‌ها نیز بیشتر از چیزی است که روشنایی‌شان نشان می‌دهد؛ نشانه‌ای که ثابت می‌کند آن‌ها بسیار پیرتر از ظاهرشان‌اند و سال‌هاست که روند خنک شدنشان متوقف مانده است.

نقشه کهکشانی زیستگاه‌ها

پژوهش تازه یک الگوی آشکار کهکشانی را هم نشان می‌دهد: کوتوله‌های سفیدِ دچار تقطیر در مرکز راه شیری بسیار رایج‌ترند (حدود ۷.۶ درصد در فاصله کمتر از دو کیلوپارسک) و هرچه به سوی لبه‌های کهکشان می‌رویم، شمارشان کاهش می‌یابد (تا یک درصد در فاصله ۸ تا ۱۰ کیلوپارسک). این تفاوت به ترکیب شیمیایی کهکشان مربوط است. ستارگان مرکز کهکشان فلزات بیشتری دارند و در نتیجه نئون-۲۲ بیشتری تولید می‌کنند.

از این منظر، شاید بهترین جا برای جستجوی حیات‌های طولانی‌مدت نه اطراف خورشید، بلکه در دل مناطق پرستاره‌ی مرکز کهکشان باشد.

پیامدهای زیست‌شناسی کیهانی

اهمیت این یافته در آن است که ناحیه‌ی زیست‌پذیر اطراف کوتوله‌های سفید معمولاً کوچک و کوتاه‌عمر تصور می‌شد. اما با وجود تأخیرهای میلیاردساله در سرد شدن، این زیستگاه‌ها می‌توانند دوام بیشتری پیدا کنند. فاصله‌ی دورتر ناحیه‌ی زیست‌پذیر از ستاره همچنین اثرات مخرب کشش‌های جزر و مدی را کاهش می‌دهد و محیطی پایدارتر برای سیارات فراهم می‌کند.

به بیان دیگر، کوتوله‌های سفید که زمانی «مرده‌های آسمان» به‌حساب می‌آمدند، اکنون می‌توانند به‌عنوان میزبانان احتمالی طولانی‌ترین و باثبات‌ترین زیستگاه‌های کیهانی دیده شوند. با میلیاردها کوتوله سفید در کهکشان راه شیری، و درصد قابل توجهی از آن‌ها که این تأخیر خنک شدن را تجربه می‌کنند، فرصت‌های حیات در جهان شاید بسیار بیشتر از چیزی باشد که تاکنون تصور می‌کردیم.

این پژوهش مرزهای جستجوی حیات فرازمینی را جابه‌جا می‌کند. تا دیروز کوتوله‌های سفید نشانه‌ی پایان بودند؛ اما امروز می‌توانند آغازی دوباره باشند. در دل خاموشی آن‌ها، زمان کش می‌آید، و ناحیه‌هایی آرام و پایدار شکل می‌گیرد که میلیاردها سال دوام می‌آورد. شاید حیات، اگر در جایی از کیهان شکل گرفته، بیش از هر جا در چنین مکان‌هایی فرصت بقا یافته باشد؛ درست در میان بازمانده‌های خاموش ستارگان که زمانی چون خورشید می‌درخشیدند.