מחקרים אחרונים מראים כי ננסים לבנים עשויים לצרוך לא רק אסטרואידים קטנים ושביטים, אלא כוכבי לכת פוטנציאליים גדולים יותר, בשל שינויים דינמיים שנגרמים מתהליך היווצרותם. קרדיט: twoday.co.il.com
מחקר עדכני מגלה כי ננסים לבנים צורכים פלנטזימלים בקרבת מקום עקב "בעיטה מלידה" במהלך היווצרותם. שינוי דינמי זה משפיע על תנועתם ועל הדינמיקה של החומר שמסביב, מסביר את נוכחותן של מתכות כבדות על משטחי הגמדים הלבנים ומציע תובנות חדשות לגבי התפתחות מערכות השמש, כולל שלנו.
לכוכבים מתים הידועים בתור ננסים לבנים, יש מסה כמו השמש בעוד שהם דומה בגודלם לכדור הארץ. הם נפוצים בגלקסיה שלנו, שכן 97% מהכוכבים הם ננסים לבנים. כשהכוכבים מגיעים לסוף חייהם, ליבותיהם קורסות לכדור הצפוף של א ננס לבןגורם לגלקסיה שלנו להיראות כמו בית קברות אתרי.
למרות שכיחותם, ההרכב הכימי של שרידי הכוכבים הללו היה חידה עבור אסטרונומים במשך שנים. נוכחותם של יסודות מתכת כבדים – כמו סיליקון, מגנזיום וסידן – על פני השטח של רבים מהעצמים הקומפקטיים הללו היא תגלית מביכה שמתנגדת לציפיות שלנו מהתנהגות כוכבים.
"אנחנו יודעים שאם מתכות כבדות אלו נמצאות על פני הגמד הלבן, הגמד הלבן צפוף מספיק כדי שהמתכות הכבדות הללו יצקו מהר מאוד לכיוון הליבה", מסבירה סטודנטית לתואר שני ב-JILA Tatsuya Akiba. "אז, אתה לא אמור לראות מתכות על פני השטח של גמד לבן אלא אם כן הגמד הלבן אוכל משהו באופן פעיל."
צריכת גמד לבן
בעוד שננסים לבנים יכולים לצרוך עצמים שונים בקרבת מקום, כגון שביטים או אסטרואידים (הידועים ככוכבי לכת), המורכבויות של תהליך זה טרם נחקרו במלואן. עם זאת, התנהגות זו עשויה להכיל את המפתח לפיתוח המסתורין של הרכב המתכת של גמד לבן, מה שעלול להוביל לגילויים מרגשים על דינמיקה של ננס לבן.
מסלולים פלנטסימליים סביב גמד לבן. בתחילה, לכל פלנטסימל יש מסלול מעגלי ומתקדם. הבעיטה יוצרת דיסקית פסולת אקסצנטרית אשר עם מסלולים פרוגרדים (כחול) ו- retrograde (כתום). קרדיט: Steven Burrows/Madigan Group/JILA
בתוצאות שדווחו במאמר חדש ב ה מכתבי יומן אסטרופיזיים, אקיבה, יחד עם עמית JILA והפרופסור למדעי האסטרופיזיקה והפלנטר באוניברסיטת קולורדו אן-מארי מדיגן והסטודנטית לתואר ראשון סלה מקינטייר, מאמינים שהם מצאו סיבה מדוע זומבי הכוכבים האלה אוכלים את הפלנטזימלים הסמוכים להם. באמצעות הדמיות ממוחשבות, החוקרים דימו את הגמד הלבן מקבל "בעיטת לידה" במהלך היווצרותו (שנצפתה) הנגרמת מאובדן מסה א-סימטרי, משנה את תנועתו ואת הדינמיקה של כל חומר שמסביב.
תוצאות סימולציה
ב-80% מריצות הניסוי שלהם, החוקרים הבחינו כי מהבעיטה, מסלולי השביטים והאסטרואידים בטווח של 30 עד 240 AU מהננס הלבן (המקביל לשמש-נפטון מרחק ומעבר) התארך והתיישר. יתר על כן, כ-40% מהפלנטזימלים שנאכלו לאחר מכן מגיעים ממסלולים מסתובבים נגדיים (במחור).
החוקרים גם הרחיבו את הסימולציות שלהם כדי לבחון את הדינמיקה של הגמד הלבן לאחר 100 מיליון שנה. הם גילו שלכוכבי הלכת הסמוכים של הננס הלבן עדיין יש מסלולים מוארכים והם נעו כיחידה קוהרנטית אחת, תוצאה שטרם נראתה קודם לכן.
"זה משהו שלדעתי הוא ייחודי בתיאוריה שלנו: אנחנו יכולים להסביר מדוע אירועי ההצטברות נמשכים כל כך", אומר מדיגן. "בעוד שמנגנונים אחרים עשויים להסביר אירוע הצטברות מקורי, הסימולציות שלנו עם הבעיטה מראות מדוע זה עדיין קורה מאות מיליוני שנים מאוחר יותר."
תוצאות אלו מסבירות מדוע המתכות הכבדות נמצאות על פני השטח של גמד לבן, שכן הגמד הלבן הזה צורך ברציפות עצמים קטנים יותר בדרכו.
לימודי דינמיקה כבידה
מכיוון שקבוצת המחקר של מדיגן ב-JILA מתמקדת בדינמיקה כבידה, ההתבוננות בכוח הכבידה המקיף את הגמדים הלבנים נראתה כמו מוקד מחקר טבעי.
"הדמיות עוזרות לנו להבין את הדינמיקה של עצמים אסטרופיזיים שונים", אומר אקיבה. "אז, בסימולציה הזו, אנחנו זורקים חבורה של אסטרואידים ושביטים מסביב לגמד הלבן, שהוא גדול משמעותית, ורואים איך ההדמיה מתפתחת ואיזה מהאסטרואידים והשביטים האלה הננס הלבן אוכל."
החוקרים מקווים לקחת את הסימולציות שלהם להיקפים גדולים יותר בפרויקטים עתידיים, תוך בחינת כיצד ננסים לבנים מתקשרים עם כוכבי לכת גדולים יותר.
כפי שמפרט עקיבא, "מחקרים אחרים העלו שאסטרואידים ושביטים, הגופים הקטנים, אולי אינם המקור היחיד לזיהום מתכת על פני הגמד הלבן. אז, הגמדים הלבנים עשויים לאכול משהו גדול יותר, כמו כוכב לכת."
תובנות על התפתחות מערכת השמש
הממצאים החדשים הללו חושפים עוד יותר על היווצרותם של ננסים לבנים, שחשובה בהבנת האופן שבו מערכות השמש משתנות במשך מיליוני שנים. הם גם עוזרים לשפוך אור על המקורות וההתפתחות העתידית של מערכת השמש שלנו, וחושפים יותר על הכימיה המעורבת.
"הרוב המכריע של כוכבי הלכת ביקום יקיפו בסופו של דבר ננס לבן", אומר מדיגן. "יכול להיות ש-50% מהמערכות האלה נאכלות על ידי הכוכב שלהן, כולל מערכת השמש שלנו. עכשיו, יש לנו מנגנון להסביר למה זה יקרה".
"כוכבי הלכת יכולים לתת לנו תובנה לגבי מערכות שמש אחרות והרכבים פלנטריים מעבר למקום שבו אנו חיים באזור השמש שלנו" מוסיף מקינטייר. "גמדים לבנים הם לא רק עדשה לעבר. הם גם סוג של עדשה לעתיד".
