סוג חדש של כוכב תת-ננס הוליד מודל מפתיע שמסביר את היווצרותו

קבוצת חוקרים מגרמניה גילתה סוג חדש של כוכבים. כוכבים אלו סווגו כ״תת-ננסים״ עשירים בפחמן ובחמצן ובעלי ליבות הליום. הגילוי של הכוכבים האלה מפתיע, מכיוון שהתת-ננסים שנחקרו עד כה לא הכילו שיעור כזה של פחמן וחמצן. ההרכב השונה הזה אינו מאפשר לכלול את הקבוצה החדשה במודלים המוכרים של היווצרות תת-ננסים. קבוצת החוקרים, וקבוצת חוקרים נוספת מארגנטינה ומגרמניה, מציעות מודל חדש להיווצרות התת-ננסים שהתגלו. המודל מתאר מיזוג בין שני ננסים לבנים, האחד בעל ליבת פחמן וחמצן והאחר בעל ליבת הליום.

יש ננסים עם לב של הליום

ננסים לבנים הם השלב האחרון במחזור החיים של כוכב, שאליו הוא מגיע אחרי שכילה את ה״דלק״ שלו, כלומר את משאבי ההיתוך הגרעיני שבו. ננס לבן אינו כוכב פעיל. הוא אינו מייצר עוד תוצרי לוואי של תהליכי היתוך, ופולט קרינה חלשה יותר שנובעת מהחום שנשאר בו. בתת-ננסים, לעומתם, מתרחש היתוך גרעיני. על פי המודל שהציעו החוקרים, מיזוג בין שני כוכבים בשלב הסופי של חייהם יוצר כוכב חדש, תת-ננס, שחוזר לייצר אנרגיה.

חוקרים הצופים בגרמי שמיים יכולים למדוד את התדירות של גלי האור שמגיעים מהגֶרֶם לטלסקופ. תדירויות הגלים המגיעים מעצם מסוים מעידות על החומרים שמהם הוא מורכב. שני גרמי השמיים שגילו החוקרים, שאחד מהם נצפה ב-2017 והאחר ב-2021, פלטו אור בטווחי אורכי גל שאינם אופייניים לתת-ננסים שנצפו עד כה. אורכי הגל העידו על נוכחות ליבות הליום, בדומה לתת-ננסים שנחקרו בעבר, אך העידו גם על נוכחות מאוד לא אופיינית של פחמן וחמצן בשכבה החיצונית של הכוכב. 

התמזגות שני ננסים לבנים | מקור: Nicole Reindl, University of Potsdam
גילוי סוג חדש של כוכב עשיר בפחמן וחמצן ובעל ליבת הליום מחייב להציע מודל חדש להיווצרותו. התמזגות שני ננסים לבנים | מקור: Nicole Reindl, University of Potsdam

מיזוגים ורכישות

הרעיון שננסים לבנים בעלי ליבות פחמן וחמצן מתמזגים עם ננסים לבנים בעלי ליבות הליום ויוצרים גרם שמיים אחד עלה כבר ב-1984. אך במודלים הקודמים שהוצעו, ננס ההליום הוא שמכסה ועוטף את ננס הפחמן-חמצן. זאת משום שהננס בעל ליבת הפחמן והחמצן הוא מסיבי יותר, ולכן ננס ההליום הוא שמתפרק ומשמש כמעטפת במיזוגים מסוג זה. אך שני הכוכבים שהתגלו עתה הם בעלי מבנה הפוך: ליבת ההליום מכוסה בפחמן ובחמצן. משום כך נדרש הסבר שונה.

החוקרים הציעו מודל המתאר את המסות והמרחקים שבהם נוצרו, על פי ההשערה, שני הכוכבים המקוריים. על פי מודל זה, בתנאים מסוימים עשוי להתרחש מעבר של חומרים מכוכב אחד לאחר, והשניים עשויים להתמזג לתוצר הספציפי של ליבת הליום מכוסה בפחמן ובחמצן. החוקרים בדקו את הרעיונות שלהם בעזרת הדמיה ממוחשבת של ההתרחשויות. בתחילת התהליך כללה המערכת שני כוכבים בעלי מסות מתאימות, כל אחת גדולה מעט מהמסה של השמש שלנו. לקראת סוף החיים של שני הכוכבים האלה, עם מעבר מסות מתאים בין שני הכוכבים, הם עברו לשלב הננסים הלבנים שלהם. ננס לבן אחד, מסיבי יותר, היה עשיר בהליום, והכוכב האחר היה בדרכו להיות ננס לבן, מסיבי פחות, עשיר בפחמן ובחמצן. בשלב המתאים ובמרחק המתאים, שני הכוכבים התמזגו לכוכב אחד מסיבי מספיק כדי לאפשר תהליכי בעירה: תת-ננס בעל ליבת הליום ומעטפת עשירה בפחמן ובחמצן. 

תנאי ההתחלה ושלבי ההתפתחות שיאפשרו סדרת אירועים כאלו הם נדירים יחסית. סדרת האירועים היא מורכבת ורגישה לשינויים, והבדלים בכל אחד מהשלבים עשויים להוביל לתוצאות סופיות שונות. ובכל זאת, המודל מציע הסבר אפשרי להיווצרות של הכוכבים החדשים האלו, שנצפו זה עתה.