الفلك

نظام النجوم الثنائية المصير النهائي

نظام النجوم الثنائية المصير النهائي

قرأت مقالاً يذكر أنه عندما يدور نجمان حول بعضهما البعض ، فإنهما ينتجان موجات جاذبية يمكنها نقل الطاقة بعيدًا إلى الفضاء. تزيد هذه الظاهرة من سرعة النجمين الدائرين وتقربهما من بعضهما البعض حتى تصادما أخيرًا ، فهل صحيح أن موجات الجاذبية يمكن أن تنقل الطاقة بعيدًا إلى الفضاء؟


حسنًا ، من الواضح أن هذه هي الطريقة التي تعمل بها ، وقد فاز هولس وتايلور بجائزة نوبل في عام 1993 لإثباتهما لهذه الظاهرة في الكائن PSR B1913 + 16.

PSR B1916 + 16 هو نجم نابض (نجم نيوتروني سريع الدوران مع مجال مغناطيسي قوي ينبعث منه إشعاع على طول محوره المغناطيسي). يوفر النجم النابض ساعة دقات دقيقة للغاية لدراسة حركة النجوم في نظام ثنائي. يقع النجم النابض في مدار مع رفيق وهو أيضًا نجم نيوتروني (على الرغم من أنه ليس نجمًا نابضًا يمكن ملاحظته). المدار بيضاوي الشكل لمدة 7.75 ساعة.

فترة المدارات آخذة في التناقص. أي أن النجمين يقتربان تدريجياً من بعضهما البعض. هذا التأثير هو نتيجة للنسبية العامة ، التي تتنبأ بأن مثل هذه الأجسام الضخمة القريبة جدًا من بعضها البعض ستعمل كمصدر لموجات الجاذبية. لم يتم رصد موجات الجاذبية (حتى الآن) بشكل مباشر ، لكن GR تتنبأ بكمية الطاقة التي تحملها ، وبالتالي بأي معدل تتغير الفترة المدارية.

معدل تناقص المسافة بين جسدين مُعطى بواسطة $$ frac {dr} {dt} = - frac {64G ^ 3} {5c ^ 5} frac {(m_1 m_2) (m_1 + m_2)} {r ^ 3} $$ ويؤدي إلى اندماج بين الكائنين في وقت $$ t = frac {5c ^ 5} {256G ^ 3} frac {r ^ 4} {(m_1 m_2) (m_1 + m_2)} ، $$ حيث $ m_1 $ و $ m_2 $ كتلتي الجسمين المداريين ، و $ G $ هو ثابت الجاذبية و $ c $ هو سرعة الضوء.

في وحدات أكثر ملاءمة $$ frac {dr} {dt} = 7.8 times10 ^ {- 19} frac {(M_1 M_2) (M_1 + M_2)} {r ^ 3} au / yr، $$ حيث $ r $ بالوحدات الفلكية والكتل بالكتل الشمسية ، و $$ t = 3.2 times10 ^ {17} frac {R ^ 4} {(M_1 M_2) (M_1 + M_2)} سنة. $$

وهكذا يمكنك أن ترى أن التأثير يصبح أقوى بكثير (وأوقات الدمج أقصر) إذا كان لديك اثنين الأجسام عالية الكتلة (يعتمد ذلك على ناتج الكتل) مع فواصل مدارية صغيرة.

بالنسبة للنجوم "العادية" ، لا يمكنك أن تجعلها أقرب من نصف قطرها النجمي ، وهذا يعني عمومًا أن التأثير أصغر من أن يكون مهمًا. ومع ذلك ، يمكن تقريب الأجسام المدمجة (الأقزام البيضاء والنجوم النيوترونية) من بعضها ، وهذا هو سبب رؤية التأثير هناك. مكونات Hulse-Taylor الثنائية لها كتل من $ sim 1.4 M _ { odot} $ ويتم فصلها بمتوسط ​​حوالي 2 مليون كيلومتر (0.013 au). إدخال هذا في الصيغة أعلاه يعطي وقت اندماج 1.7 مليار سنة. إن الحساب الأكثر دقة الذي يأخذ في الاعتبار المدار الإهليلجي يعطي 300 مليون سنة.

ومع ذلك ، إذا جعلت النجوم النيوترونية تدور بفصل 0.1 au (أكثر شيوعًا لنظام ثنائي نجمي عادي) ، فإن النطاق الزمني للاندماج سيزيد إلى ما بعد العمر الحالي للكون.


مصير العوالم التي تدور حول شمسين

مفهوم الفنان # 8217s لكوكب يدور حول نجمين متقدمين في السن يتبادلان المواد ويتقاربان معًا. الصورة عن طريق جون لومبرج / جامعة يورك.

عندما تصبح شمسنا قديمة ، فإنها تنتفخ لتصبح عملاقًا أحمر تبتلع طبقاته الخارجية الشمس وكواكب الزهرة وعطارد وربما الأرض أيضًا. لكن دراسة جديدة & # 8211 نشرت في مجلة Astrophysical Journal التي تمت مراجعتها من قبل الزملاء في 12 أكتوبر 2016 & # 8211 تشير إلى أن الكواكب التي تدور حول شمسين سيكون لها مصير مختلف. ووفقًا للدراسة ، فإن هذه العوالم المسماة & # 8220Tatooine ، & # 8221 التي تم تسميتها لمنزل الكواكب الشهير لـ Luke Skywalker في Star Wars ، قد يُتوقع منها النجاة من الموت والدمار من خلال الانتقال إلى مدارات أوسع.

قاد الدراسة فيسيلين كوستوف من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، بالتعاون مع كيفن مور وراي جاياواردهانا ، وكلاهما من جامعة يورك في تورنتو ، كندا. وقال كوستوف في بيان:

هذا مختلف تمامًا عما سيحدث في نظامنا الشمسي بعد بضعة مليارات من السنين من الآن ، عندما تبدأ شمسنا في التطور والتوسع إلى حجم هائل لدرجة أنها ستبتلع الكواكب الداخلية ، مثل عطارد والزهرة وربما الأرض أيضًا ، أسرع من قدرتهم على الهجرة إلى مدارات أكبر.

يبدو أنه إذا كان لدينا نجم ثان في مركز نظامنا الشمسي ، فقد تسير الأمور بشكل مختلف.

لقطة كلاسيكية من أول فيلم حرب النجوم ، على Tatooine ، Luke Skywalker & # 8217s كوكب المنزل ، عالم به شمسان. الصورة عبر ويكيميديا ​​كومنز.

لماذا نهتم بالكواكب التي تدور حول نجمين؟ لأنه قد يكون هناك الكثير منهم! تعد أنظمة النجوم المتعددة شائعة في مجرتنا درب التبانة ، ويفترض أن تكون وراءها.

في نظام ثنائي & # 8211 حيث يدور نجمان حول مركز ثقل مشترك & # 8211 إذا كان النجمان قريبين بدرجة كافية من بعضهما البعض ، عندما يبدأ أحدهما في التطور والتوسع إلى عملاق ، يتبادلان المواد ويتجهان نحو بعضهما البعض. والنتيجة هي ما أطلق عليه علماء الفلك غلافًا مشتركًا ، جوًا مشتركًا مشتركًا. في هذه العملية ، ينتهي النظام النجمي الثنائي بفقدان كمية كبيرة من الكتلة. قد يتم تدميره حتى في انفجار سوبرنوفا.

لكن ماذا عن كواكبها؟

قام هؤلاء الباحثون بمحاكاة مصير تسعة كواكب فعلية ، كل منها يدور حول شمسين ، تم اكتشافها مؤخرًا بواسطة مهمة كبلر التابعة لناسا. ووجدوا أنه حتى الكواكب التي تدور بالقرب من نجومها ستنجو في الغالب من مرحلة الغلاف الجوي المشترك (أو الغلاف الجوي الشمسي المشترك).

قال الباحثون إن إحدى النتائج هي أن الكواكب يمكن أن تهاجر إلى مدارات أبعد:

& # 8230 مشابه لما سيكون عليه الحال إذا انتقلت الزهرة إلى حيث يدور أورانوس حول شمسنا. في بعض الحالات ، يمكن للكواكب أن تصل إلى أكثر من ضعف المسافة إلى بلوتو.

ومن المثير للاهتمام ، أنه عندما تكون هناك كواكب متعددة تدور حول نجم ثنائي ، يمكن طرد بعضها من النظام ، بينما يمكن للآخرين تبديل الأماكن أو حتى الاصطدام بنجومهم.

نظرًا للاكتشافات الحديثة المثيرة للكواكب التي تدور حول النجوم الثنائية ، بعضها ذات مدارات مماثلة في الحجم لمدارات عطارد حول الشمس ، فقد كنا فضوليين لاستكشاف المصير النهائي لعوالم تاتوين هذه.

وجدنا أن العديد من هذه الكواكب من المرجح أن تنجو من المراحل المتأخرة من حياة نجومها الفوضوية والعنيفة بالانتقال بعيدًا.

مفهوم الفنان & # 8217 s لكسوف نجمي متزامن وحدث عبور كوكبي في نظام النجم المزدوج Kepler-1647. يحتوي هذا النظام على أحد الكواكب الفعلية التي عثر عليها كبلر ، وهي في هذه الحالة أكبر هذه الأنواع من الكواكب المعروفة حتى الآن ، والتي عُثر عليها في وقت سابق من هذا العام. صورة لينيت كوك عبر SDSU.

الخلاصة: بدأ علماء الفلك في العثور على كواكب تدور حول شمسين. استكشفت مجموعة بحثية مؤخرًا مصير هذه الكواكب مع تقدم عمر شموسها. لقد تعلموا أن عوالم Tatooine هذه ، كما يطلقون على & # 8217re ، قد تكون الناجين النهائيين ، وتتحرك بعيدًا في الأنظمة النجمية حيث قد يتقدم نجمان متقدمان في العمر ، يتبادلان المواد ، ويتصاعدان معًا ، وربما ينفجران على شكل مستعرات أعظم.


قد تكون الحياة خارج كوكب الأرض شائعة حول النجوم الثنائية

يتعين على الكواكب التي تدور حول أنظمة النجوم الثنائية أن تتعامل مع ضغوط أكثر من نجم واحد. لكن بحثًا جديدًا يكشف أن الثنائيات القريبة يمكن أن تكون جيدة مثل الفردي عندما يتعلق الأمر باستضافة كواكب صالحة للسكن. يمكن للتوائم منخفضة الكتلة أن تصنع أفضل مضيفين ، لأن طاقتهم المشتركة تمتد المنطقة الصالحة للسكن بعيدًا عن تلك الموجودة حول نجم واحد.

بعد نمذجة مجموعة متنوعة من الأنظمة الثنائية ، قرر اثنان من علماء الفلك أن النجوم بحجم 80 في المائة مثل الشمس ، إذا كانت قريبة بما يكفي من بعضها البعض ، يمكن أن تسمح بظروف مناسبة لاستضافة كواكب صالحة للسكن.

وقالت جوني كلارك ، وهي طالبة جامعية في جامعة ولاية نيو مكسيكو ، لمجلة أستروبيولوجي ماغازين: "من المحتمل أن توجد الحياة في الأنظمة الثنائية أكثر مما توجد في الأنظمة الفردية". عمل كلارك مع عالم الفيزياء الفلكية بول ماسون من جامعة تكساس في إل باسو.

النجوم ذات الكتلة المنخفضة أكثر شيوعًا مرتين إلى ثلاث مرات من الشمس. قد تمنحهم أعدادهم الهائلة فرصًا أكبر لاستضافة الكواكب. لكن حجمها الأصغر يعني أيضًا أن لديها المزيد من الأشعة فوق البنفسجية في وقت مبكر من حياة النجم ورياح شمسية خطيرة في المنطقة الصالحة للسكن ، وكلاهما مهم عندما يتعلق الأمر بالحفاظ على مكان مناسب للحياة. يجب أن تكون الكواكب قريبة جدًا من النجوم الفردية الصغيرة لجني الفوائد ، وهو موقع يجلب معه عددًا من التحديات. هذه الكواكب أكثر عرضة للانغلاق المداري ، بحيث يتجه وجه واحد بشكل دائم نحو الشمس ، ويتلقى العبء الأكبر من أي نشاط نجمي. [9 كواكب خارجية يمكنها استضافة حياة غريبة]

ولكن عندما يقترن نجمان من هذا القبيل بشكل وثيق ، فإن طاقتهما المشتركة تمتد المنطقة الصالحة للسكن بعيدًا وتجعلها أكبر ، مما يقلل من بعض التهديدات التي تواجهها الكواكب التي تدور حول نجوم منخفضة الكتلة.

قال كلارك: "لدينا مساحة أكبر هنا للكواكب لتتسكع".

ومع ذلك ، لن يعمل أي نظام ثنائي فقط. تحصل المناطق الصالحة للسكن على أفضل تأثير عندما تقترب النجوم ذات الكتلة المنخفضة من بعضها البعض ، وتدور بعضها البعض كل عشرة أيام أو أقل. سيكون الإشعاع من جميع الأنواع القادمة من نجمين مرتبطين بشكل وثيق أكثر اتساقًا ، وستشبه الكواكب التي تدور حولهما كوكب يدور حول نجم واحد.

ولكن عندما تكون النجوم متباعدة ، فمن المرجح أن يكون مدار الكوكب غير مستقر لأنه يشعر بجاذبية أقوى من نجم واحد ثم الآخر. عندما تنتشر النجوم على مسافة بعيدة ، فإن الكواكب التي تدور حولها ستشهد تغيرات كبيرة في درجة الحرارة. مع وجود فجوة كبيرة بما يكفي ، ستنتقل الكواكب حول نجم واحد فقط ، مع إمكانية دخول منطقة الخطر للنجم الآخر من حين لآخر.

قال ستيفن كين ، من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: "هناك العديد من المناطق حول أنظمة النجوم الثنائية حيث لا يمكن ببساطة وجود مدار مستقر". لم يكن كين ، الذي يدرس المناطق الصالحة للسكن للكواكب التي تدور حول نجوم ثنائية ، مشاركًا في أبحاث كلارك وماسون.

الظروف المعيشية

تختلف الظروف المعيشية على الكواكب بناءً على الغطاء السحابي ، والذي يمكن أن يساعد في عزل الكوكب وحمايته من الأشعة فوق البنفسجية. يمكن أن يساعد هذا الغطاء السحابي في حماية الكوكب من التغييرات التي قد يواجهها أثناء دورانه بالقرب من أحد النجوم أولاً ثم إلى الآخر.

وقال كين "كيف ستتغير درجة الحرارة على سطح الكوكب يعتمد على خصائص الغلاف الجوي وقدرته على امتصاص هذا التدفق وتغير درجات الحرارة".

قام كلارك وماسون بمحاكاة عدد من الأنظمة الثنائية القريبة ، وحساب درجات الحرارة والإشعاع التي يمكن أن توجد للكواكب في المدار على مدار عمر النجم. قدموا نتائجهم في اجتماع الجمعية الفلكية الأمريكية في يناير. بعد أخذ الغطاء السحابي والتدفق من النجوم في الاعتبار ، قرروا أن المواقف الأكثر ثباتًا ستأتي من التوائم الثنائية ، النجوم التي لها نفس الكتلة تقريبًا. من بين هؤلاء ، زوج من النجوم بحجم 80 في المائة مثل الشمس سيصطدم بما أسماه كلارك "البقعة الحلوة" ، على الرغم من أن مجموعة من التوائم والتركيبات الخاصة الأخرى ستعمل بشكل جيد أيضًا.

وقال كلارك بالنسبة للنجوم التوأم القريبة ، "نظرًا لأنها كتل متشابهة وقريبة جدًا ، فمن المحتمل جدًا أنها ولدت في نفس الوقت ، إذا كنت ستولد".

سيكون لمثل هذه النجوم أعمار متشابهة ، حيث تموت في نفس الإطار الزمني تقريبًا ، ولكن لديها منطقة صالحة للسكن تبعد 40 في المائة عن نظيراتها النجمية الأحادية. في حالة النجوم ذات الكتلة المنخفضة ، يمكن لمثل هذه الفترات أن تحل محل عمر الشمس ، وتستمر حتى عشرين مليار سنة.

قال ميسون: "أظهرت مجموعات أخرى مؤخرًا أن الكواكب القريبة من النجوم من أي نوع تعاني من فقدان الماء ، مثل كوكب الزهرة ، وتآكل الغلاف الجوي ، غالبًا في وقت مبكر من حياة النجم و rsquos. وقد تحدث هذه التأثيرات حتى بالنسبة للكواكب ذات المجال المغناطيسي للحماية". "جمال الثنائيات القريبة هو أن مناطقها الصالحة للسكن تقع في أماكن أبعد."

نظام تاتوين

يوفر Kepler-47 نظامًا مختلفًا بخصائص رائعة. بدلاً من التوائم ، يحتوي نظام "تاتوين" الشهير على نجم واحد بحجم الشمس ، وآخر بحجم ثلثه فقط. يدور كوكب واحد في المنطقة الصالحة للسكن ، على الرغم من أنه ضخم جدًا بحيث لا يمكن اعتباره مرشحًا جيدًا للحياة. في النهاية ، سيعاني النجم الأكبر من نفس مصير شمسنا ، وسيتحول إلى عملاق أحمر ضخم ويغير بقاء الكواكب التي تدور حول هذا الزوج. النجم الأصغر سيعيش ، راحة ضئيلة للكواكب التي شهدت تغير مناطقها الصالحة للسكن. ومع ذلك ، على مدار عمر النجم الأكثر ضخامة ، سيوفر النجم الأصغر ضوءًا وحرارة إضافيين يمكن أن يكونا بمثابة مكافأة للحياة المحتملة. [كيف 2 "Tatooine" Planets Orbit Twin Stars (Infographic)]

نظرًا لأن النجوم منخفضة الكتلة منتشرة جدًا ، ولأن معظم النجوم في المجرة محصورة في أزواج ثنائية ، فإن فرص العثور على ثنائيات قريبة ومنخفضة الكتلة عالية ، وفقًا لكلارك وماسون. على الرغم من أنهم يحذرون من أنهم لم يجروا الأرقام الدقيقة ، إلا أن ماسون يقول إن مثل هذه الأنظمة "لن تكون غير شائعة على الإطلاق" ، ومن المحتمل أن تصنف أزواجًا عديدة مثل النجوم المنفردة التي تشبه الشمس.

قال كين: "يمكنني أن أتخيل أن ثنائي الكتلة الشمسية بمقدار 0.8 ، مع فصل أقل من عُشر وحدة فلكية [المسافة من الأرض إلى الشمس] ، سيكون لديه العديد من الاحتمالات لمدارات مستقرة داخل المنطقة الصالحة للسكن".


علماء الفلك يكتشفون الكرات العملاقة لإطلاق النار بالبلازما من نظام النجم الثنائي

تُظهر هذه الصورة V Hydrae (في الوسط). رصيد الصورة: SDSS.

تبلغ كتلة كرات البلازما ضعف كتلة المريخ وتزداد سرعتها في الفضاء ، ولن يستغرق الأمر سوى 30 دقيقة لقطع المسافة بين الأرض والقمر. استمرت "نيران المدفع" النجمية هذه مرة كل 8.5 سنوات على مدى القرون الأربعة الماضية على الأقل.

تمثل الكرات النارية لغزًا لعلماء الفلك ، لأن المادة المقذوفة لا يمكن أن يتم إطلاقها بواسطة V Hydrae.

يُعرف أيضًا باسم HIP 53085 و 2MASS J10513724-2115002 ، V Hydrae هو نجم متغير في كوكبة Hydra ، على بعد حوالي 1200 سنة ضوئية من الشمس. وهو أيضًا ما يسمى بالنجم الكربوني ، وهو نجم عملاق أحمر يحتوي غلافه الجوي على كمية من الكربون أكثر من الأكسجين.

وفقًا لعلماء الفلك ، ربما ألقى V Hydrae ما لا يقل عن نصف كتلته في الفضاء أثناء مخاض موته.

أفضل تفسير حالي يشير إلى أن كرات البلازما تم إطلاقها بواسطة نجم مرافق غير مرئي.

وفقًا لهذه النظرية ، يجب أن يكون الرفيق في مدار بيضاوي الشكل يحمله بالقرب من الغلاف الجوي المنتفخ للنجم الرئيسي كل 8.5 سنة.

عندما يدخل الرفيق الغلاف الجوي الخارجي للنجم ، فإنه يلتهم المواد. ثم تستقر هذه المادة في قرص حول الرفيق ، وتعمل بمثابة منصة انطلاق لنقط من البلازما ، والتي تنتقل بسرعة 500000 ميل في الساعة تقريبًا.

قال علماء الفلك: "يمكن أن يكون هذا النظام النجمي هو النموذج الأصلي لشرح مجموعة رائعة من الأشكال المتوهجة التي اكتشفها هابل والتي يمكن رؤيتها حول النجوم المحتضرة ، والتي تسمى السدم الكوكبية".

"السديم الكوكبي هو غلاف متوسع من الغاز المتوهج الذي طرده نجم في وقت متأخر من حياته."

قال الدكتور راجفيندرا ساهاي من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا: "علمنا أن هذا الجسم له تدفق عالي السرعة من البيانات السابقة ، ولكن هذه هي المرة الأولى التي نشهد فيها هذه العملية قيد التنفيذ".

"نقترح أن هذه النقط الغازية التي تم إنتاجها خلال هذه المرحلة المتأخرة من حياة النجم تساعد في جعل الهياكل التي تُرى في السدم الكوكبية."

"نريد تحديد العملية التي تسبب هذه التحولات المذهلة من عملاق أحمر منتفخ إلى سديم كوكبي جميل ومتوهج. تحدث هذه التغييرات الدراماتيكية على مدى ما يقرب من 200 إلى 1000 عام ، وهي غمضة عين في الزمن الكوني ، "قال الدكتور ساهي.

يوضح هذا الرسم المكون من أربع لوحات كيف يطلق V Hydrae كرات من البلازما في الفضاء. تُظهر اللوحة 1 النجمين اللذين يدوران حول بعضهما البعض. يقترب أحد النجوم من نهاية حياته وتضخم في الحجم ، ليصبح عملاقًا أحمر. في اللوحة 2 ، يحمل مدار النجم الأصغر النجم إلى الغلاف الجوي الموسع للعملاق الأحمر. عندما يتحرك النجم عبر الغلاف الجوي ، يلتهم المواد من العملاق الأحمر ، والتي تستقر في قرص حول النجم. يصل تراكم المواد إلى نقطة التحول ويتم طرده في النهاية على شكل نقاط من البلازما الساخنة على طول محور دوران النجم ، كما هو موضح في اللوحة 3. تتكرر عملية الطرد هذه كل 8.5 سنوات ، وهو الوقت الذي يستغرقه النجم الذي يدور في التمرير مرة أخرى. مظروف العملاق الأحمر المتضخم ، الموضح في اللوحة 4. رصيد الصورة: NASA / ESA / A. Field ، STScI.

استخدم الدكتور ساهاي والمؤلفون المشاركون مطياف تصوير تلسكوب هابل الفضائي لإجراء عمليات رصد لـ V Hydrae والمنطقة المحيطة بها على مدار 11 عامًا ، أولاً من 2002 إلى 2004 ، ثم من 2011 إلى 2013.

أظهرت بيانات هابل سلسلة من النقط فائقة السخونة ، كل منها بدرجة حرارة تزيد عن 17000 درجة فهرنهايت و 8211 ضعف درجة حرارة سطح الشمس تقريبًا.

قام الفريق بتجميع خريطة مفصلة لموقع النقط ، مما سمح لهم بتتبع أول كتل عملاقة تعود إلى عام 1986.

"تظهر الملاحظات أن النقاط تتحرك بمرور الوقت. وقال الدكتور ساهي إن البيانات تظهر النقط التي تم إخراجها للتو ، والنقط التي ابتعدت قليلاً ، والنقط التي كانت أبعد قليلاً.

"اكتشف هابل الهياكل العملاقة على بعد 37 مليار ميل من V Hydrae ، أكثر من ثماني مرات من حزام كايبر للحطام الجليدي على حافة نظامنا الشمسي من الشمس."

"تتمدد النقط وتبرد كلما تحركت بعيدًا ، ومن ثم لا يمكن اكتشافها في الضوء المرئي. لكن الملاحظات التي تم التقاطها بأطوال موجية أقل من المليمترات في عام 2004 ، بواسطة مصفوفة المقاييس الفرعية في هاواي ، كشفت عن هياكل غامضة ومعقدة قد تكون نقاطًا تم إطلاقها قبل 400 عام ، "قال علماء الفلك.

طوروا نموذجًا لنجم مصاحب بقرص تراكم لشرح عملية الطرد.

أوضح الدكتور ساهي: "يقدم هذا النموذج التفسير الأكثر منطقية لأننا نعلم أن المحركات التي تنتج الطائرات النفاثة هي أقراص تراكمية".

"العمالقة الحمر ليس لديهم أقراص تراكمية ، ولكن من المرجح أن يكون لدى العديد منها نجوم مصاحبة ، والتي يفترض أن تكون كتلتها أقل لأنها تتطور بشكل أبطأ. يمكن أن يساعد النموذج الذي نقترحه في تفسير وجود السدم الكوكبية ثنائية القطب ، ووجود هياكل معقدة تشبه النفاثات في العديد من هذه الأجسام ، وحتى السدم الكوكبية متعددة الأقطاب. نعتقد أن هذا النموذج يمكن تطبيقه على نطاق واسع جدًا ".

كانت المفاجأة من ملاحظات هابل أن القرص لا يطلق كتل الوحش في نفس الاتجاه تمامًا كل 8.5 سنة. يتقلب الاتجاه قليلاً من جانب إلى آخر إلى الخلف والأمام بسبب التذبذب المحتمل في قرص التراكم.

قال الدكتور ساهي: "كان هذا الاكتشاف مفاجئًا للغاية ، ولكنه ممتع للغاية أيضًا لأنه ساعد في تفسير بعض الأشياء الغامضة الأخرى التي تم ملاحظتها حول هذا النجم من قبل الآخرين".

لاحظ علماء الفلك أن V Hydrae يتم حجبه كل 17 عامًا ، كما لو أن شيئًا ما يحجب ضوءه. يقترح فريق الدكتور ساهي أنه بسبب التذبذب ذهابًا وإيابًا لاتجاه النفث ، تتناوب النقاط بين التمرير خلف وأمام في هيدراي. عندما تمر نقطة أمام V Hydrae ، فإنها تحمي العملاق الأحمر من الرؤية.

قال الدكتور ساهي: "محرك القرص التراكمي مستقر للغاية لأنه كان قادرًا على إطلاق هذه الهياكل لمئات السنين دون أن ينهار".

"في العديد من هذه الأنظمة ، يمكن أن يتسبب التجاذب التثاقلي في أن يصعد الرفيق فعليًا إلى قلب النجم العملاق الأحمر. في النهاية ، على الرغم من ذلك ، سيستمر مدار رفيق V Hydrae في الاضمحلال لأنه يفقد الطاقة في هذا التفاعل الاحتكاكي. ومع ذلك ، لا نعرف المصير النهائي لهذا الرفيق ".

ر. ساهي وآخرون. 2016. عمليات إطلاق الرصاص عالية السرعة أثناء انتقال AGB إلى السديم الكوكبي: HST Observations of the Carbon Star ، V Hydrae. أبج 827 ، 92 دوى: 10.3847 / 0004-637X / 827/2/92


أنظمة النجوم الثنائية الصالحة للسكن

يتعين على الكواكب التي تدور حول أنظمة النجوم الثنائية أن تتعامل مع ضغوط أكثر من نجم واحد. لكن بحثًا جديدًا يكشف أن الثنائيات القريبة يمكن أن تكون جيدة مثل الفردي عندما يتعلق الأمر باستضافة كواكب صالحة للسكن. يمكن للتوائم منخفضة الكتلة أن تصنع أفضل مضيفين ، لأن طاقتهم المشتركة تمتد المنطقة الصالحة للسكن بعيدًا عن تلك الموجودة حول نجم واحد.

بعد نمذجة مجموعة متنوعة من الأنظمة الثنائية ، قرر اثنان من علماء الفلك أن النجوم بحجم 80 في المائة مثل الشمس ، إذا كانت قريبة بما يكفي من بعضها البعض ، يمكن أن تسمح بظروف مناسبة لاستضافة كواكب صالحة للسكن.

& quot؛ من المحتمل أن توجد الحياة في الأنظمة الثنائية أكثر من وجودها في الأنظمة الفردية ، & quot ؛ قال جوني كلارك ، وهو طالب جامعي في جامعة ولاية نيو مكسيكو ، لمجلة Astrobiology. عمل كلارك مع عالم الفيزياء الفلكية بول ماسون من جامعة تكساس في إل باسو.

دفع حدود

النجوم ذات الكتلة المنخفضة أكثر شيوعًا مرتين إلى ثلاث مرات من الشمس. قد تمنحهم أعدادهم الهائلة فرصًا أكبر لاستضافة الكواكب. لكن حجمها الأصغر يعني أيضًا أن لديها المزيد من الأشعة فوق البنفسجية في وقت مبكر من حياة النجم ورياح شمسية خطيرة في المنطقة الصالحة للسكن ، وكلاهما مهم عندما يتعلق الأمر بالحفاظ على مكان مناسب للحياة. يجب أن تكون الكواكب قريبة جدًا من النجوم الفردية الصغيرة لجني الفوائد ، وهو موقع يجلب معه عددًا من التحديات. هذه الكواكب أكثر عرضة للانغلاق المداري ، بحيث يتجه وجه واحد بشكل دائم نحو الشمس ، ويتلقى العبء الأكبر من أي نشاط نجمي.

ولكن عندما يقترن نجمان من هذا القبيل بشكل وثيق ، فإن طاقتهما المشتركة تمتد المنطقة الصالحة للسكن بعيدًا وتجعلها أكبر ، مما يقلل من بعض التهديدات التي تواجهها الكواكب التي تدور حول نجوم منخفضة الكتلة.

قال كلارك: `` لدينا مساحة أكبر هنا لتتسكع فيها الكواكب.

ومع ذلك ، لن يعمل أي نظام ثنائي فقط. تحصل المناطق الصالحة للسكن على أفضل تأثير عندما تقترب النجوم ذات الكتلة المنخفضة من بعضها البعض ، وتدور بعضها البعض كل عشرة أيام أو أقل. سيكون الإشعاع من جميع الأنواع القادمة من نجمين مرتبطين بشكل وثيق أكثر اتساقًا ، وستشبه الكواكب التي تدور حولهما كوكب يدور حول نجم واحد.

ولكن عندما تكون النجوم متباعدة ، فمن المرجح أن يكون مدار الكوكب غير مستقر لأنه يشعر بجاذبية أقوى من نجم واحد ثم الآخر. عندما تنتشر النجوم على مسافة بعيدة ، فإن الكواكب التي تدور حولها ستشهد تغيرات كبيرة في درجة الحرارة. مع وجود فجوة كبيرة بما يكفي ، ستنتقل الكواكب حول نجم واحد فقط ، مع إمكانية دخول منطقة الخطر للنجم الآخر من حين لآخر.

وقال ستيفن كين ، من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، إن هناك العديد من المناطق حول أنظمة النجوم الثنائية حيث أن وجود مدار مستقر ليس ممكنًا ببساطة & # 8217t. لم يكن كين ، الذي يدرس المناطق الصالحة للسكن للكواكب التي تدور حول نجوم ثنائية ، مشاركًا في أبحاث كلارك وماسون.

تختلف الظروف المعيشية على الكواكب بناءً على الغطاء السحابي ، والذي يمكن أن يساعد في عزل الكوكب وحمايته من الأشعة فوق البنفسجية. يمكن أن يساعد هذا الغطاء السحابي في حماية الكوكب من التغييرات التي قد يواجهها أثناء دورانه بالقرب من أحد النجوم أولاً ثم إلى الآخر.

وقال كين إن كيفية تغير درجة الحرارة على سطح الكوكب تعتمد على خصائص الغلاف الجوي وقدرته على امتصاص هذا التدفق وتغير درجات الحرارة.

قام كلارك وماسون بمحاكاة عدد من الأنظمة الثنائية القريبة ، وحساب درجات الحرارة والإشعاع التي يمكن أن توجد للكواكب في المدار على مدار عمر النجم. قدموا نتائجهم في اجتماع الجمعية الفلكية الأمريكية في يناير. بعد أخذ الغطاء السحابي والتدفق من النجوم في الاعتبار ، قرروا أن المواقف الأكثر ثباتًا ستأتي من التوائم الثنائية ، النجوم التي لها نفس الكتلة تقريبًا. من بين هؤلاء ، زوج من النجوم بحجم 80 في المائة مثل الشمس سيصطدم بما يطلق عليه كلارك & quotthe spot spot ، & quot؛ على الرغم من أن مجموعة من التوائم والتركيبات الخاصة الأخرى ستعمل أيضًا بشكل جيد.

بالنسبة للنجوم التوأم المقربين ، & quot ؛ لأنهم & # 8217 هم جماهير متشابهة وقريبة جدًا ، فمن المحتمل جدًا أنهم كانوا ، إذا كنت ستولد ، في نفس الوقت ، & quot ؛ قال كلارك.

سيكون لمثل هذه النجوم أعمار متشابهة ، حيث تموت في نفس الإطار الزمني تقريبًا ، ولكن لديها منطقة صالحة للسكن تبعد 40 في المائة عن نظيراتها النجمية الأحادية. في حالة النجوم ذات الكتلة المنخفضة ، يمكن لمثل هذه الفترات أن تحل محل عمر الشمس ، وتستمر حتى عشرين مليار سنة.

& ldquo أظهرت مجموعات أخرى مؤخرًا أن الكواكب القريبة من النجوم من أي نوع تعاني من فقدان الماء ، مثل كوكب الزهرة ، وتآكل الغلاف الجوي ، وغالبًا في وقت مبكر من حياة النجوم و rsquos. وقال ماسون إن هذه التأثيرات قد تحدث حتى بالنسبة للكواكب التي تتمتع بحماية مجال مغناطيسي. إن جمال الثنائيات القريبة هو أن مناطقها الصالحة للسكن تقع في أماكن أبعد

يوفر Kepler-47 نظامًا مختلفًا بخصائص رائعة. بدلاً من التوائم ، يحتوي نظام & quotTatooine & quot الشهير على نجمة واحدة ضخمة مثل الشمس ، ونجم آخر بحجم ثلث فقط. يدور كوكب واحد في المنطقة الصالحة للسكن ، على الرغم من أنه ضخم جدًا بحيث لا يمكن اعتباره مرشحًا جيدًا للحياة. في النهاية ، سيعاني النجم الأكبر من نفس مصير شمسنا ، وسيتحول إلى عملاق أحمر ضخم ويغير بقاء الكواكب التي تدور حول هذا الزوج. النجم الأصغر سيعيش ، راحة ضئيلة للكواكب التي شهدت تغير مناطقها الصالحة للسكن. ومع ذلك ، على مدار عمر النجم الأكثر ضخامة ، سيوفر النجم الأصغر ضوءًا وحرارة إضافيين يمكن أن يكونا بمثابة مكافأة للحياة المحتملة.

نظرًا لأن النجوم منخفضة الكتلة منتشرة جدًا ، ولأن معظم النجوم في المجرة محصورة في أزواج ثنائية ، فإن فرص العثور على ثنائيات قريبة ومنخفضة الكتلة عالية ، وفقًا لكلارك وماسون. على الرغم من أنهم يحذرون من أنهم يمتلكون & # 8217t الأرقام الدقيقة ، يقول ماسون إن مثل هذه الأنظمة ستكون & quot؛ غير شائعة على الإطلاق ، & quot ؛ ومن المحتمل أن تصنف مثل هذه الأزواج بعدد كبير مثل النجوم المنفردة الشبيهة بالشمس.

& quot يمكنني أن أتخيل أن ثنائي الكتلة الشمسية 0.8 ، مع فصل أقل من عُشر وحدة فلكية [المسافة من الأرض إلى الشمس] ، سيكون لديه العديد من الاحتمالات لمدارات مستقرة داخل المنطقة الصالحة للسكن ، كما قال كين.


نظام النجوم الثنائية المصير النهائي - علم الفلك

يمكن أن تغير التفاعلات الثنائية الخصائص الجوهرية للنجوم (مثل: النبض ، فقدان الكتلة ، كيمياء الغلاف الضوئي ، تكوين الغبار ، مورفولوجيا الغلاف المحيطي وما إلى ذلك) ويمكن أن تلعب دورًا مهيمنًا في تحديد مصيرها النهائي. في حين أظهرت الدراسات السابقة أن الثنائية يمكن أن تنهي حياة AGB للنجم ، كشفت الدراسات الحديثة أنه في حالات محددة ، تنهي الثنائية أيضًا تطور RGB قبل النضج. السمة المميزة للثنائيات المتطورة هي وجود قرص دائري كبلر من الغاز والغبار والذي يلعب دورًا رئيسيًا في تطور الأنظمة. في هذه المقالة ، سأراجع التقدم الذي أحرزناه في المشهد البحثي للنجوم الثنائية لما بعد RGB وما بعد AGB ، مع التركيز على خصائص المراقبة الخاصة بهم ، وتوزيع الطاقة الطيفية ، والكيمياء الضوئية ، وتطور أقراصهم الدائرية المستقرة ، والعلاقة التطورية بين الثنائيات الغامضة بعد AGB / post-RGB والأنظمة الأخرى المكون الأساسي لها قزم أبيض.


العملاق & # 8216cannonballs & # 8217 شوهد وهو يطلق النار من نظام النجم الثنائي

1) يظهر انطباع الفنان هذا ونجمتي نظام V Hydrae يدوران حول بعضهما البعض. يقترب أحد النجوم من نهاية حياته وتضخم حجمه ليصبح عملاقًا أحمر. انظر التسلسل التالي أدناه. رصيد الرسم التوضيحي: NASA و ESA و A. Feild (STScI). كرات كبيرة لاطلاق النار! اكتشف تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا / وكالة الفضاء الأوروبية نقطًا من الغازات فائقة السخونة ، كل منها ضعف كتلة كوكب المريخ ، يتم قذفها بالقرب من نجم محتضر. تتحرك كرات البلازما بسرعة كبيرة عبر الفضاء ، ولن يستغرق الأمر سوى 30 دقيقة للانتقال من الأرض إلى القمر. استمر هذا النجم النجمي & # 8220cannon fire & # 8221 مرة واحدة كل 8.5 سنوات على مدار 400 عام على الأقل ، حسب تقديرات علماء الفلك.

تمثل الكرات النارية لغزًا لعلماء الفلك لأن المادة المقذوفة لا يمكن أن يطلقها النجم المضيف ، المسمى V Hydrae. النجم هو عملاق أحمر متضخم ، يقع على بعد 1200 سنة ضوئية ، والذي ربما ألقى نصف كتلته على الأقل في الفضاء خلال آلام موته. العمالقة الحمر هم نجوم تحتضر في المراحل المتأخرة من الحياة تستنفد وقودها النووي مما يجعلها تتألق. لقد توسعت في الحجم وأطلقت طبقاتها الخارجية في الفضاء.

أفضل تفسير حالي يشير إلى أن كرات البلازما تم إطلاقها بواسطة نجم مرافق غير مرئي. وفقًا لهذه النظرية ، يجب أن يكون الرفيق في مدار بيضاوي الشكل يحمله بالقرب من العملاق الأحمر & # 8217s في الغلاف الجوي المنتفخ كل 8.5 سنوات. عندما يدخل الرفيق إلى الغلاف الجوي الخارجي للنجم المتضخم ، فإنه يلتهم المواد. تستقر هذه المادة بعد ذلك في قرص حول الرفيق ، وتعمل بمثابة منصة انطلاق لنقاط البلازما ، التي تنتقل بسرعة نصف مليون ميل في الساعة تقريبًا.

يقول الباحثون إن هذا النظام النجمي يمكن أن يكون النموذج الأصلي لشرح مجموعة متنوعة رائعة من الأشكال المتوهجة التي اكتشفها هابل والتي يمكن رؤيتها حول النجوم المحتضرة ، والتي تسمى السدم الكوكبية. السديم الكوكبي هو عبارة عن غلاف متسع من الغاز المتوهج الذي طرده نجم في وقت متأخر من حياته. 2) النجم الأصغر & # 8217s يحمل النجم إلى العملاق الأحمر & # 8217s الغلاف الجوي الموسع. عندما يتحرك النجم عبر الغلاف الجوي ، يلتهم المواد من العملاق الأحمر التي تستقر في قرص حول النجم. رصيد الرسم التوضيحي: NASA و ESA و A. Feild (STScI). & # 8220 علمنا أن هذا الكائن كان له تدفق عالي السرعة من البيانات السابقة ، ولكن هذه هي المرة الأولى التي نشهد فيها هذه العملية قيد التنفيذ ، & # 8221 قال راجفيندرا ساهاي من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا & # 8217s في باسادينا ، كاليفورنيا ، المؤلف الرئيسي الدراسة. & # 8220 نقترح أن هذه النقط الغازية التي تم إنتاجها خلال هذه المرحلة المتأخرة من حياة النجم تساعد في جعل الهياكل التي تظهر في السدم الكوكبية. & # 8221

كشفت ملاحظات هابل على مدى العقدين الماضيين عن تعقيد وتنوع هائلين في الهياكل في السدم الكوكبية. التقط التلسكوب & # 8217s عالية الدقة عقدة من المواد في غيوم الغاز المتوهجة المحيطة بالنجوم المحتضرة. تكهن علماء الفلك بأن هذه العقد كانت في الواقع نفاثات طردت بواسطة أقراص من المواد حول النجوم المصاحبة التي لم تكن مرئية في صور هابل. معظم النجوم في مجرتنا درب التبانة أعضاء في أنظمة ثنائية. لكن تفاصيل كيفية إنتاج هذه الطائرات ظلت لغزا.

& # 8220 نريد تحديد العملية التي تسبب هذه التحولات المذهلة من عملاق أحمر منتفخ إلى سديم كوكبي جميل ومتوهج ، & # 8221 Sahai قال. & # 8220 تحدث هذه التغييرات الدراماتيكية على مدى ما يقرب من 200 إلى 1000 عام ، وهي غمضة عين في الزمن الكوني. & # 8221

استخدم فريق Sahai & # 8217s مطياف Hubble & # 8217s Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) لإجراء عمليات رصد لـ V Hydrae والمنطقة المحيطة بها على مدار 11 عامًا ، أولاً من 2002 إلى 2004 ، ثم من 2011 إلى 2013. object, revealing information on its velocity, temperature, location, and motion. 3) The buildup of material reaches a tipping point and is eventually ejected as blobs of hot plasma along the star’s spin axis. Illustration credit: NASA, ESA, and A. Feild (STScI). The data showed a string of monstrous, superhot blobs, each with a temperature of more than 17,000 °F (9,400 °C) &mdash almost twice as hot as the surface of the Sun. The researchers compiled a detailed map of the blobs’ location, allowing them to trace the first behemoth clumps back to 1986. “The observations show the blobs moving over time,” Sahai said. “The STIS data show blobs that have just been ejected, blobs that have moved a little farther away, and blobs that are even farther away.” STIS detected the giant structures as far away as 37 billion miles away from V Hydrae, more than eight times farther away than the Kuiper Belt of icy debris at the edge of our solar system is from the Sun.

The blobs expand and cool as they move farther away, and are then not detectable in visible light. But observations taken at longer sub-millimetre wavelengths in 2004, by the Submillimetre Array in Hawaii, revealed fuzzy, knotty structures that may be blobs launched 400 years ago, the researchers said.

Based on the observations, Sahai and his colleagues Mark Morris of the University of California, Los Angeles, and Samantha Scibelli of the State University of New York at Stony Brook developed a model of a companion star with an accretion disc to explain the ejection process.

“This model provides the most plausible explanation because we know that the engines that produce jets are accretion discs,” Sahai explained. “Red giants don’t have accretion discs, but many most likely have companion stars, which presumably have lower masses because they are evolving more slowly. The model we propose can help explain the presence of bipolar planetary nebulae, the presence of knotty jet-like structures in many of these objects, and even multipolar planetary nebulae. We think this model has very wide applicability.” 4) This ejection process is repeated every eight years, which is the time it takes for the orbiting star to make another pass through the bloated red giant’s envelope. Illustration credit: NASA, ESA, and A. Feild (STScI). A surprise from the STIS observation was that the disc does not fire the monster clumps in exactly the same direction every 8.5 years. The direction flip-flops slightly from side-to-side to back-and-forth due to a possible wobble in the accretion disc. “This discovery was quite surprising, but it is very pleasing as well because it helped explain some other mysterious things that had been observed about this star by others,” Sahai said.

Astronomers have noted that V Hydrae is obscured every 17 years, as if something is blocking its light. Sahai and his colleagues suggest that due to the back-and-forth wobble of the jet direction, the blobs alternate between passing behind and in front of V Hydrae. When a blob passes in front of V Hydrae, it shields the red giant from view.

“This accretion disc engine is very stable because it has been able to launch these structures for hundreds of years without falling apart,” Sahai said. “In many of these systems, the gravitational attraction can cause the companion to actually spiral into the core of the red giant star. Eventually, though, the orbit of V Hydrae’s companion will continue to decay because it is losing energy in this frictional interaction. However, we do not know the ultimate fate of this companion.”

The team hopes to use Hubble to conduct further observations of the V Hydrae system, including the most recent blob ejected in 2011. The astronomers also plan to use the Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) in Chile to study blobs launched over the past few hundred years that are now too cool to be detected with Hubble.


Double Star System Flips Planet-Forming Disk into Pole Position

New research that included astronomers Luca Matra and David J. Wilner of the Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian has found the first confirmed example of a double star system that has flipped its surrounding disc to a position that leaps over the orbital plane of those stars. The international team of astronomers used the Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array (ALMA) to obtain high-resolution images of the Asteroid belt-sized disc.

The overall system presents the unusual sight of a thick hoop of gas and dust circling at right angles to the binary star orbit. Until now this setup only existed in theorists' minds, but the ALMA observation proves that polar discs of this type exist, and may even be relatively common.

The new research is published today (14 January 2019) by Royal Society University Research Fellow Dr. Grant M. Kennedy of the University of Warwick's Department of Physics and Centre for Exoplanets and Habitability in Nature Astronomy in a paper entitled "A circumbinary protoplanetary disc in a polar configuration."

Dr. Grant M. Kennedy of the University of Warwick said:

Discs rich in gas and dust are seen around nearly all young stars, and we know that at least a third of the ones orbiting single stars form planets. Some of these planets end up being misaligned with the spin of the star, so we've been wondering whether a similar thing might be possible for circumbinary planets. A quirk of the dynamics means that a so-called polar misalignment should be possible, but until now we had no evidence of misaligned discs in which these planets might form.

Dr. Kennedy and his fellow researchers used ALMA to pin down the orientation of the ring of gas and dust in the system. The orbit of the binary was previously known, from observations that quantified how the stars move in relation to each other. By combining these two pieces of information they were able to establish that the dust ring was consistent with a perfectly polar orbit. This means that while the stellar orbits orbit each other in one plane, like two horses going around on a carousel, the disc surrounds these stars at right angles to their orbits, like a giant ferris wheel with the carousel at the centre.

Dr. Grant M. Kennedy of the University of Warwick added:

Perhaps the most exciting thing about this discovery is that the disc shows some of the same signatures that we attribute to dust growth in discs around single stars. We take this to mean planet formation can at least get started in these polar circumbinary discs. If the rest of the planet formation process can happen, there might be a whole population of misaligned circumbinary planets that we have yet to discover, and things like weird seasonal variations to consider.

If there were a planet or planetoid present at the inner edge of the dust ring, the ring itself would appear from the surface as a broad band rising almost perpendicularly from the horizon. The polar configuration means that the stars would appear to move in and out of the disc plane, giving objects two shadows at times. Seasons on planets in such systems would also be different. On Earth they vary throughout the year as we orbit the Sun. A polar circumbinary planet would have seasons that also vary as different latitudes receive more or less illumination throughout the binary orbit.

The full research team for this paper also included: Dr. Grant M. Kennedy of the University of Warwick's Department of Physics and Centre for Exoplanets and Habitability as lead author and Stefano Facchini of the Max-Planck-Institut fur Extraterrestrische Physik Julien Milli of the European Southern Observatory (ESO) Olja Panic of the School of Physics & Astronomy, University of Leeds Daniel Price of Monash University's Centre for Astrophysics (MoCA) and School of Physics and Astronomy and Mark C. Wyatt, and Ben M. Yelverton of the Institute of Astronomy, University of Cambridge. This press release was first prepared by the University of Warwick.

Headquartered in Cambridge, Mass., the Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) is a collaboration between the Smithsonian Astrophysical Observatory and the Harvard College Observatory. CfA scientists, organized into six research divisions, study the origin, evolution and ultimate fate of the universe.


TORONTO, October 12, 2016 – Planets that revolve around two suns may surprisingly survive the violent late stages of the stars’ lives, according to new research out of the NASA Goddard Space Flight Centre and York University. The finding is surprising because planets orbiting close to a single sun, like Mercury and Venus in our solar system, would be destroyed when the aging star swells into a red giant.

Led by Veselin Kostov at the NASA Goddard Space Flight Centre, in collaboration with York University master’s student Keavin Moore and Professor Ray Jayawardhana, the study found that planets orbiting two (binary) stars – also referred to as circumbinary planets or “Tatooine worlds” after the iconic planetary home of Luke Skywalker in Star Wars – often escape death and destruction by moving out to wider orbits.

Artist view of a planet orbiting two aging stars that exchange material and spiral closer together. Image by Jon Lomberg

“This is very different from what will happen in our own solar system a few billion years from now, when our Sun starts to evolve and expand to such a tremendous size that it will engulf the inner planets, like Mercury and Venus and possibly Earth too, faster than they can migrate out to larger orbits” says Kostov. “It seems that if we had a second star in the center of our solar system, things might go differently.”

Binary star systems are ubiquitous in the Universe and consist of two stars that orbit around a common center of gravity. If the two stars are close enough to each other, when one starts evolving and expanding into a giant, they exchange material and spiral towards each other resulting in their sharing a common atmosphere (also called a common envelope). The binary star system ends up losing a large amount of mass, or might be destroyed in a supernova explosion.

“Given the exciting recent discoveries of planets circling binary stars, some with orbits similar in size to that of Mercury around the Sun, we were curious to explore the ultimate fate of these Tatooine worlds,” says Jayawardhana. “We found that many such planets are likely to survive the messy and violent late stages of their stars’ lives by moving farther out.”

Reconfiguration of the orbit of planet (green) initially orbiting the binary at Mercury’s distance (black dotted). If the binary was instead a single, Solar-type star, it would expand to the yellow dashed circle during the Red Giant Stage, engulfing Mercury, Venus, and even potentially Earth itself.

The team, which also included Daniel Tamayo of the Canadian Institute for Theoretical Astrophysics and Stephen Rinehart of NASA Goddard, simulated the fate of nine circumbinary planets recently discovered by NASA’s Kepler mission. They found that the planets will predominantly survive the common envelope phase – even those orbiting very close to their stars. In addition, the planets can migrate to farther orbits similar to what it would be like if Venus moved out to where Uranus orbits our Sun. In some cases, planets can even reach more than twice the distance to Pluto.

Interestingly, when there are multiple planets orbiting a binary star, some can be ejected from the system, while others can switch places or even collide with their stars.

“The reconfiguration can be quite dramatic when there are several planets,” says Moore. “Although all of the known circumbinary planets are gas giants, it is possible that somewhere out there is a terrestrial circumbinary planet that migrates to an orbit that now makes the planet potentially habitable for a little while.”

Caption: Artist view of a planet orbiting two aging stars that exchange material and spiral closer together. Image by Jon Lomberg.

Caption: Reconfiguration of the orbit of planet (green) initially orbiting the binary at Mercury’s distance (black dotted). If the binary was instead a single, Solar-type star, it would expand to the yellow dashed circle during the Red Giant Stage, engulfing Mercury, Venus, and even potentially Earth itself.

York University is known for championing new ways of thinking that drive teaching and research excellence. Our students receive the education they need to create big ideas that make an impact on the world. Meaningful and sometimes unexpected careers result from cross-discipline programming, innovative course design and diverse experiential learning opportunities. York students and graduates push limits, achieve goals and find solutions to the world’s most pressing social challenges, empowered by a strong community that opens minds. York U is an internationally recognized research university – our 11 faculties and 26 research centres have partnerships with 200+ leading universities worldwide. Located in Toronto, York is the third largest university in Canada, with a strong community of 53,000 students, 7,000 faculty and administrative staff, and more than 295,000 alumni.


Freeze Or Fry -- University of Michigan Physicist Predicts Solar System's Ultimate Fate

FOR RELEASE AT 9 a.m. EST, SUNDAY, FEBRUARY 20, 2000.

WASHINGTON, D.C. --- While most scientists want to know how our solar system began, Fred Adams is more interested in how it will end. His prognosis is grim. In the short term, we either freeze or fry. In the long term, we decay.

Adams presented his vision of the solar system's fate in a presentation at the annual meeting of the American Association for the Advancement of Science held here Feb. 17-22.

During the next 7 billion years, our aging sun will gradually exhaust its fuel supply and collapse into a white dwarf, says Adams, an associate professor of physics at the University of Michigan. The sun will mushroom in size before it collapses and shine so brightly that it will incinerate the Earth and the inner planets in the solar system. But as soon as 3.5 billion years from now---long before the planets go up in smoke---all life in the Earth's fragile biosphere already will have perished from the heat.

There is one escape clause in this fiery scenario, according to Adams. We may be rescued by a close encounter between our solar system and a passing star. Adams and Gregory Laughlin, a scientist at NASA's Ames Research Laboratory, used a computer and statistical processing calculations to model possible interactions between nearby binary stars and the orbits of the Earth, sun and outer planets, especially Jupiter.

"Jupiter is vulnerable to gravitational interactions with a passing star," Adams explains. "Because of its large mass, even a modest disruption of Jupiter's orbit could have a catastrophic effect on Earth. The chances of such an encounter either hurling the Earth out into space or plunging it into the sun during the next 3.5 billion years are about one in 100,000."

Should the Earth be thrown out of the solar system into deep space, its oceans would not freeze solid for about 1 million years, according to Adams. "Life could continue to thrive near hydrothermal vents on the ocean floor, which are warmed by radioactive heat from deep within the Earth," he says. In fact, Adams maintains that the most likely place to find extra-terrestrial life may be in liquid oceans beneath thick ice sheets on planets or moons of giant planets, such as Jupiter's moon, Europa.

In the far, far distant future---long after our solar system has met its ultimate fate---the galaxy will move into what Adams calls the Degenerate Era. "The only stellar objects remaining will be white dwarfs, brown dwarfs, neutron stars and black holes," he says. During this era, galaxies will begin to relax dynamically with some remnants of stars moving out to the edge of the galaxy and others falling to the center. Invisible dark matter gradually will be captured and converted into energy to keep the few remaining white dwarf stars shining weakly for a little while longer.

"Eventually the supply of dark matter particles will be exhausted," Adams says. "Then the mass of white dwarfs and neutron stars will begin to dissipate through a process called proton decay. A white dwarf fueled by proton decay would generate approximately 400 watts or enough to run a few light bulbs."

Even black holes won't last forever. Fed by material falling to the galaxy's center, black holes will grow larger for a long time. But even their enormous mass must eventually dissipate into thermal radiation, photons and other decay products.

Once the black holes have radiated away, Adams says all that remains will be a diffuse sea of electrons, positrons, neutrinos and radiation suspended in nearly complete and total blackness.

This U-M research study was supported by the National Science Foundation, NASA and the U-M Department of Physics.

مصدر القصة:

Materials provided by University Of Michigan. ملاحظة: يمكن تعديل المحتوى حسب النمط والطول.


Could The Earth Exist Around Two Suns?

When our Sun gets old, it’ll swell into a red giant whose outer layers will swallow the sun’s innermost planets, Venus and Mercury, and maybe Earth, too. But a new study – published in the peer-reviewed Astrophysical Journal on October 12, 2016 – suggests that planets orbiting two suns will have a different fate. According to the study, these so-called “Tatooine worlds,” which are named for the iconic planetary home of Luke Skywalker in Star Wars, might be expected to escape death and destruction by moving out to wider orbits.

Veselin Kostov at the NASA Goddard Space Flight Center led the study, in collaboration with Kevin Moore and Ray Jayawardhana, both of York University in Toronto, Canada. Kostov said in a statement:

This is very different from what will happen in our own solar system a few billion years from now, when our sun starts to evolve and expand to such a tremendous size that it will engulf the inner planets, like Mercury and Venus and possibly Earth too, faster than they can migrate out to larger orbits.

It seems that if we had a second star in the center of our solar system, things might go differently.

Why do we care about planets orbiting two stars? Because there may be so many of them! Multiple star systems are common in our Milky Way galaxy, and presumably beyond it.

In a binary system – where two stars orbit around a common center of gravity – if the two stars are close enough to each other, when one starts evolving and expanding into a giant, they exchange material and spiral towards each other. The result is what astronomers called a common envelope, a shared common atmosphere. In the process, the binary star system ends up losing a large amount of mass. It may even be destroyed in a supernova explosion.

But what about its planets?

These researchers simulated the fate of nine actual planets, each orbiting two suns, recently discovered by NASA’s Kepler mission. They found that even planets orbiting close to their stars will predominantly survive the common envelope (or shared solar atmosphere) phase.

One outcome, the researchers said, is that the planets can migrate to farther orbits:

… similar to what it would be like if Venus moved out to where Uranus orbits our sun. In some cases, planets can even reach more than twice the distance to Pluto.

Interestingly, when there are multiple planets orbiting a binary star, some can be ejected from the system, while others can switch places or even collide with their stars.

Given the exciting recent discoveries of planets circling binary stars, some with orbits similar in size to that of Mercury around the Sun, we were curious to explore the ultimate fate of these Tatooine worlds.

We found that many such planets are likely to survive the messy and violent late stages of their stars’ lives by moving farther out.

Artist’s concept of a simultaneous stellar eclipse and planetary transit event in the double star system Kepler-1647. This system contains one of the actual planets found by Kepler, in this case, the largest of these sorts of planets known so far, found earlier this year.

Bottom line: Astronomers are beginning to find planets orbiting two suns. A research group recently explored the fate of such planets as their suns age. They learned that these Tatooine worlds, as they’re called, might be the ultimate survivors, moving farther out in stellar systems where two aging stars might be aging, exchanging material, spiraling together, and even possibly exploding as supernovae.

For our purposes, we’ll assume that we don’t have a second sun named Nemesis in our solar system because if we did, this question would already be answered. So pull up a lounge chair, grab a glass of sweet tea and enjoy the thought of those romantic double sunsets — because the rest of the story isn’t nearly as pretty.

Kepler-16b is the first circumbinary planet to be discovered. Astronomers say it’s extremely cold on 16b, so if you’re planning to enjoy that sunset, you might want to grab a parka. If Earth had developed similarly to Kepler-16b — around two dimmer stars, rather than around our one bright sun — we’d be even colder than 16b’s minus 100 degrees Fahrenheit (minus 73 degrees Celsius). All water on our planet would be frozen, and no life would have formed thanks, also, in part to Earth being farther from the sun than 16b is to its star system.

Other scientists suggest that day and night would have completely different meanings on an Earth with two suns. When both suns were up, days would be much brighter. Nights would be different too because the suns would sometimes set at different times.

Still, others suggest that the number of eclipses would increase as one sun moved in front of the other, maybe as often as once a week or so. And depending on the axis of rotation of our Earth in relation to these two suns, the seasons might change much more rapidly.

Sounds like an Earth with two suns wouldn’t be nearly as livable as Tatooine — even without the Sand People. So, if you need a double sun fix, your best bet is probably to enjoy the Star Wars series one more time.


شاهد الفيديو: النجوم الثنائيه و انواعها (شهر اكتوبر 2021).