سیاره‌ای زاده از خاکستر ستاره‌اش
وقتی سوخت ستاره‌ای مانند خورشید تمام می‌شود، به غولی بادکرده بدل می‌شود، لایه‌های بیرونی‌اش را به فضا می‌دمد و یک کوتولهٔ سفید به جا می‌گذارد: هسته‌ای چگال که به‌آرامی سرد می‌شود. بسیاری از کوتوله‌های سفید در جو خود عناصر سنگینی نشان می‌دهند که باید ظرف چند روز فرو بنشینند و از دید پنهان شوند. توضیح آن اکنون به‌خوبی جاافتاده است: آن‌ها در حال بلعیدن آوار اجرام سیاره‌ای خردشده هستند. این آوار گوناگون است، اما روی هم رفته به سنگ‌های منظومهٔ شمسی خودمان شبیه است.
سیاره‌ها معمولاً هم‌زمان با ستاره‌شان، در قرص گاز و غبار پیرامون آن، شکل می‌گیرند. این‌ها سیاره‌های نسل اول هستند. در اصل، یک سیاره می‌تواند پس از مرگ ستاره‌اش نیز، از ماده‌ای که ستاره بیرون ریخته، شکل بگیرد. معمولاً سیاره‌های اطراف تپ‌اخترها (pulsars) را از این نسل دوم می‌دانند. هیچ‌کدام در اطراف یک کوتولهٔ سفید شناسایی نشده بود.
صد خط بی‌توضیح
HS 0209+0832 کوتولهٔ سفیدی داغ و جوان است، با دمای سطحی حدود ۳۵٬۸۰۰ درجه و تنها حدود ۵ میلیون سال پس از آغاز سرد شدنش، در فاصلهٔ حدود ۸۲٫۶ پارسکی از ما. این جرم از دیرباز عجیب بوده است. جو هیدروژنی‌اش حدود ۱٪ هلیم دارد که در این دما باید ظرف چند ماه فرو بنشیند. و طیفی فرابنفش که تلسکوپ فضایی هابل در ۱۹۹۹ گرفت، کربن، آلومینیم، سیلیسیم، کلسیم، تیتانیم، نیکل و روی را نشان می‌داد — به‌علاوهٔ حدود صد خط که هیچ‌کس نمی‌توانست شناسایی‌شان کند.
جیمی ویلیامز، بوریس گنزیکه و همکارانشان از دانشگاه واریک و هشت مؤسسهٔ دیگر، آن طیف‌های بایگانی‌شده از هابل، از ماهوارهٔ فرابنفش FUSE و از تلسکوپ بسیار بزرگ (Very Large Telescope) را دوباره تحلیل کردند. با داده‌های اتمی به‌روز، بیشتر خطوط اسرارآمیز معلوم شد که از مس و نیوبیم هستند — تنها ۶۲ خط از نیوبیم. هیچ‌یک از ۳۳ کوتولهٔ سفید داغ و آلودهٔ دیگری که FUSE رصد کرده، نیوبیم نشان نمی‌دهد.
سرشار از فلزهای کمیاب، فقیر از سنگ
سپس گروه حساب کرد که چه چیزی روی ستاره فرو می‌ریزد. برخی عناصر تا حدی با نور خود ستاره معلق نگه داشته می‌شوند و این کار حساب‌وکتاب را پیچیده می‌کند، پس آن‌ها بر عناصری تمرکز کردند که این‌گونه نیستند. نتیجه با هیچ کوتولهٔ سفید شناخته‌شده‌ای و هیچ شهاب‌سنگی جور درنمی‌آید:
- عناصر فراآهنی — روی، مس، نیوبیم — به‌شدت غنی شده‌اند. نسبت به کلسیم، نیوبیم بیش از هزار برابر فراوان‌تر از خورشید است.
- آهن آشکار نشده است و سیلیسیم تنها به صورت ردپا دیده می‌شود، در حالی که این دو حدود ۴۸٪ جرم زمین را می‌سازند. نیکل بیش از دو برابر آهن است، در حالی که در زمین نیکل حدود ۵٪ آهن است.
- نیتروژن، اکسیژن، فسفر و گوگرد اندک‌اند: این یک دنباله‌دار یخی نیست.
اثر انگشت ستاره‌ای رو به مرگ
ستارگان غول‌پیکر در پایان عمرشان بیشتر عناصری را می‌سازند که در کیهان از راه گیراندازی کند نوترون («فرایند s») ساخته می‌شوند — از جمله نیوبیم. نویسندگان با بهره‌گیری از ۱۳۸ مدل از چنین ستارگانی نشان می‌دهند که بادهای آن‌ها می‌تواند تا صد برابر از نیوبیم و استرانسیم، به‌طور میانه از نیکل، مس و روی، و اصلاً از آهن یا سیلیسیم غنی شود.
سناریوی آن‌ها: یک همدم نزدیک ستارهٔ اصلی در مرحلهٔ غول شدنش بلعیده شد. پوشش ستاره به بیرون پرتاب شد و قرصی سرشار از عناصر فرایند s ساخت که سپس سیاره‌ای غول‌پیکر در آن، نزدیک کوتولهٔ سفید تازه‌زاده، رشد کرد. در مقابل، در یک سیارهٔ معمولی هیچ فرایند شناخته‌شده‌ای نمی‌تواند این‌همه نیوبیم بسازد: در میان ۱۰۰ ستاره‌ای که نیوبیمشان اندازه‌گیری شده، بالاترین نسبت به کلسیم بیش از ۲۰۰ برابر کمتر از اینجاست.
سیاره‌ای که در حال تبخیر غافلگیر شد
هلیم هم در حال رسیدن است و اجرام سنگی هلیم فراهم نمی‌کنند. نویسندگان نتیجه می‌گیرند که کوتولهٔ سفید به احتمال زیاد از جوّی که از یک سیارهٔ غول‌پیکر می‌گریزد تغذیه می‌کند؛ سیاره‌ای که نور فرابنفش شدید ستاره آن را داغ کرده است.
داده‌های ماهوارهٔ TESS ناسا سرنخی می‌افزاید: درخشندگی سامانه با دورهٔ ۴٫۴ روزه به اندازهٔ ۰٫۱۲٪ تغییر می‌کند، بسیار کندتر از چرخش معمول کوتوله‌های سفید. این با سیاره‌ای که در فاصلهٔ ۰٫۰۴۴ واحد نجومی می‌گردد سازگار است. دو تفسیر پیشنهاد می‌شود: چرخهٔ روز و شب یک سیارهٔ غول‌پیکر جوان و هنوز داغ با سمت روزِ مه‌آلود، یا دنباله‌ای شبیه دنباله‌دار از گاز تبخیرشده که از برابر ستاره می‌گذرد — که می‌تواند توضیح دهد چرا مقدار هلیم اندازه‌گیری‌شده تغییر می‌کند.
آنچه هنوز جور درنمی‌آید
نویسندگان چند معما را برجسته می‌کنند. استرانسیم غایب است: همهٔ مدل‌ها استرانسیم بیشتری از نیوبیم پیش‌بینی می‌کنند، اما اینجا استرانسیم بیش از صد برابر کمیاب‌تر است. نیوبیم حتی از بالاترین مقدار در مدل‌هایشان فراتر می‌رود و فزونی نیکل بر آهن به‌سختی قابل توضیح است. برخی ستارگانی که از مادهٔ ستارگان غول‌پیکر غنی شده‌اند نیز نیوبیم بیشتری از استرانسیم نشان می‌دهند، که به فرایندی اشاره دارد که مدل‌ها از قلم انداخته‌اند؛ شیمی جو سیاره نیز ممکن است عناصر را جابه‌جا کند. هنوز هیچ‌کس جو یک سیارهٔ نسل دوم را مدل‌سازی نکرده است.
این جرم همچنان یک نامزد است. برای یافتن نمونه‌های دیگر، گروه پیشنهاد می‌کند که در طیف‌های فرابنفش کوتوله‌های سفید داغ به دنبال همین امضا گشت: کربن فراوان و عناصر فرایند s. آشکارسازی سرب می‌تواند ترکیب ستارهٔ اصلی را مشخص کند.