زوج من النجوم في بداية مرحلة الغلاف المشترك. في انطباع هذا الفنان ، نحصل على منظر قريب جدًا من نظام ثنائي بدأ فيه نجمان للتو في مشاركة نفس الغلاف الجوي. النجم الأكبر ، النجم العملاق الأحمر ، وفر جوًا رائعًا وباردًا والذي لا يتماسك إلا معًا. النجم الأصغر يدور بشكل أسرع حول مركز كتلة النجوم ، يدور حول محوره ويتفاعل بطريقة مثيرة مع محيطه الجديد. يخلق التفاعل نفاثات قوية تطلق الغاز من أقطابها ، وحلقة من المواد تتحرك ببطء عند خط الاستواء. الائتمان: دانييل فوتسيلار ، artource.nl
على عكس شمسنا ، تعيش معظم النجوم مع رفيق. في بعض الأحيان ، يقترب اثنان جدًا لدرجة أن أحدهما يبتلع الآخر - مع عواقب بعيدة المدى. عندما استخدم فريق من علماء الفلك بقيادة تشالمرز التلسكوب ALMA لدراسة 15 نجمًا غير عادي ، فوجئوا بأنهم جميعًا مروا بهذه المرحلة مؤخرًا. يعد هذا الاكتشاف برؤية جديدة حول أكثر ظواهر السماء دراماتيكية - وعن الحياة والموت والبعث من جديد بين النجوم.
باستخدام التلسكوب العملاق ALMA في تشيلي ، درس فريق من العلماء بقيادة تشالمرز 15 نجمًا غير عادي في مجرتنا ، درب التبانة، أقرب 5000 سنة ضوئية من الأرض. تظهر قياساتهم أن جميع النجوم مزدوجة ، وقد مروا جميعًا مؤخرًا بمرحلة نادرة غير مفهومة جيدًا ، ولكن يُعتقد أنها تؤدي إلى العديد من الظواهر الفلكية الأخرى. نُشرت نتائجهم هذا الأسبوع في المجلة العلمية Nature Astronomy.
من خلال توجيه هوائيات ALMA نحو كل نجم وقياس الضوء من جزيئات مختلفة بالقرب من كل نجم ، كان الباحثون يأملون في العثور على أدلة على خلفيتهم. هذه النجوم ، الملقبة بـ "نوافير الماء" ، كانت معروفة لعلماء الفلك بسبب الضوء الشديد من جزيئات الماء - التي تنتج عن كثيف بشكل غير عادي وسريع الحركة.
يقع ALMA على ارتفاع 5000 متر فوق مستوى سطح البحر في تشيلي ، وهو حساس للضوء بأطوال موجية تقارب المليمتر واحد ، وهو غير مرئي للعين البشرية ، ولكنه مثالي للنظر من خلال طبقات مجرة درب التبانة من السحب البينجمية المغبرة باتجاه النجوم المغطاة بالغبار.
"كنا أكثر فضولًا بشأن هذه النجوم لأنها تبدو وكأنها تنفث كميات من الغبار والغاز في الفضاء ، بعضها في شكل نفاثات بسرعات تصل إلى 1.8 مليون كيلومتر في الساعة. يقول ثيو خوري ، المؤلف الأول للدراسة الجديدة ، "اعتقدنا أننا قد نجد أدلة على كيفية إنشاء الطائرات ، لكننا وجدنا أكثر من ذلك بكثير".
صورة ALMA لنظام النجم المائي W43A ، الذي يقع على بعد حوالي 7000 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة Aquila ، النسر. النجمة المزدوجة في وسطها صغيرة جدًا بحيث لا يمكن حلها في هذه الصورة. ومع ذلك ، تُظهر قياسات ALMA أن تفاعل النجوم قد غير بيئتها المباشرة. النفاثات المنبعثة من النجوم المركزية تظهر باللون الأزرق (تقترب منا) والأحمر (في حالة انحسار). وتظهر السحب المغبرة التي تجرها الطائرات باللون الوردي. الائتمان: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) ، D. Tafoya et al.
النجوم تفقد ما يصل إلى نصف كتلتها الإجمالية
استخدم العلماء التلسكوب لقياس بصمات جزيئات أول أكسيد الكربون ، CO ، في ضوء النجوم ، ومقارنة الإشارات من ذرات مختلفة (نظائر) من الكربون والأكسجين. على عكس جزيء ثاني أكسيد الكربون الشقيق ، ثاني أكسيد الكربون ، من السهل نسبيًا اكتشاف أول أكسيد الكربون في الفضاء ، وهو أداة مفضلة لعلماء الفلك.
"بفضل حساسية ALMA الرائعة ، تمكنا من اكتشاف الإشارات الخافتة جدًا من عدة جزيئات مختلفة في الغاز المنبعث من هذه النجوم. عندما نظرنا عن كثب إلى البيانات ، رأينا تفاصيل لم نكن نتوقع حقًا رؤيتها "، كما يقول ثيو خوري.
أكدت الملاحظات أن النجوم كانت كلها تنفجر من طبقاتها الخارجية. لكن نسب ذرات الأكسجين المختلفة في الجزيئات أشارت إلى أن النجوم لم تكن متطرفة من ناحية أخرى كما بدت ، كما أوضح عضو الفريق فوتر فليمينغز ، عالم الفلك في تشالمرز.
"لقد أدركنا أن هذه النجوم بدأت حياتها بنفس كتلة الشمس ، أو بضع مرات فقط. أظهرت قياساتنا الآن أنها طردت ما يصل إلى 50٪ من كتلتها الإجمالية ، فقط في مئات السنين القليلة الماضية. لا بد أن شيئًا مثيرًا قد حدث لهم "، كما يقول.
لماذا فقدت هذه النجوم الصغيرة كتلتها بهذه السرعة؟ وخلص العلماء إلى أن الأدلة تشير جميعها إلى تفسير واحد. كانت كل هذه النجوم مزدوجة ، وقد مروا جميعًا بمرحلة يشترك فيها النجمان في نفس الغلاف الجوي - أحدهما يحتضنه الآخر تمامًا.
"في هذه المرحلة ، يدور النجمان معًا في نوع من الشرنقة. هذه المرحلة ، التي نسميها مرحلة "الظرف المشترك" ، هي مرحلة وجيزة حقًا ، وتستمر بضع مئات من السنين فقط. من الناحية الفلكية ، انتهى الأمر في غمضة عين ، "يقول عضو الفريق دانييل تافويا.
تدور معظم النجوم في الأنظمة الثنائية ببساطة حول مركز مشترك للكتلة. ومع ذلك ، فإن هذه النجوم تشترك في نفس الغلاف الجوي. يمكن أن تكون تجربة غيرت حياة النجم ، وقد تؤدي إلى اندماج النجوم تمامًا.
القرائن إلى المستقبل
يعتقد العلماء أن هذا النوع من الأحداث الحميمة يمكن أن يؤدي إلى بعض أكثر ظواهر السماء إثارة. يوضح ثيو خوري أن فهم كيفية حدوث ذلك يمكن أن يساعد في الإجابة عن بعض أكبر أسئلة علماء الفلك حول كيفية حياة النجوم وموتها.
"ماذا يحدث لانفجار مستعر أعظم؟ كيف تقترب الثقوب السوداء بما يكفي لتصطدم؟ ما الذي يجعل الأجسام الجميلة والمتناظرة التي نطلق عليها اسم السدم الكوكبية؟ اشتبه علماء الفلك لسنوات عديدة في أن المظاريف الشائعة هي جزء من إجابات لأسئلة مثل هذه. الآن لدينا طريقة جديدة لدراسة هذه المرحلة الخطيرة ولكن الغامضة.
سيساعد فهم مرحلة الغلاف المشترك العلماء أيضًا على دراسة ما سيحدث في المستقبل البعيد جدًا ، عندما تصبح الشمس أيضًا نجمًا أكبر وأكثر برودة - عملاق أحمر - وتبتلع الكواكب الداخلية.
"سيساعدنا بحثنا على فهم كيفية حدوث ذلك ، لكنه يعطيني منظورًا آخر أكثر تفاؤلاً. عندما تحتضن هذه النجوم ، فإنها ترسل الغبار والغاز إلى الفضاء الذي يمكن أن يصبح مكونات للأجيال القادمة من النجوم والكواكب ، ومعها إمكانية حياة جديدة ، "كما يقول دانيال تافويا.
نظرًا لأن النجوم الخمسة عشر تبدو وكأنها تتطور وفقًا لمقياس زمني بشري ، يخطط الفريق لمواصلة مراقبتها باستخدام ALMA والتلسكوبات الراديوية الأخرى. مع التلسكوبات المستقبلية لمرصد SKA ، يأملون في دراسة كيفية تشكيل النجوم لطائراتها وتغيير محيطها. كما يأملون في العثور على المزيد - إن وجد.
"في الواقع ، نعتقد أن" ينابيع المياه "المعروفة يمكن أن تكون تقريبًا جميع الأنظمة من نوعها في مجرتنا بأكملها. إذا كان هذا صحيحًا ، فإن هذه النجوم هي حقًا المفتاح لفهم العملية الأكثر غرابة والأكثر روعة والأكثر أهمية التي يمكن أن يمر بها نجمان في حياتهما معًا "، يختتم ثيو خوري.
المرجع: "تحديد بالملاحظة لعينة من أحداث الغلاف المشترك الأخيرة المحتملة" بقلم ثيو خوري ووتر إتش تي فليمينجز ودانييل تافويا وأندريس إف بيريز سانشيز وكارمن سانشيز كونتريراس وخوسيه إف غوميز وهيروشي إيماي وراغفيندرا ساهاي ، 16 كانون الأول (ديسمبر) 2021 ، طبيعة علم الفلك.
DOI: 10.1038/s41550-021-01528-4
تم نشر البحث في الورقة "تحديد رصد لعينة من الأحداث الأخيرة المحتملة للمغلف المشترك" في علم الفلك الطبيعي بقلم ثيو خوري (تشالمرز) ، ووتر إتش تي فليمينجز (تشالمرز) ، دانيال تافويا (تشالمرز) ، أندريس إف بيريز سانشيز (جامعة ليدن ، هولندا) ، كارمن سانشيز كونتريراس (Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) ، إسبانيا) ، José F. Gómez (Instituto de Astrofísica de Andalucía ، CSIC ، إسبانيا) ، Hiroshi Imai (جامعة كاجوشيما ، اليابان) و Raghvendra Sahai (مختبر الدفع النفاث ، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، الولايات المتحدة الأمريكية).
ALMA (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array) هي منشأة دولية لعلم الفلك هي شراكة مع ESO، والمؤسسة الوطنية للعلوم الأمريكية (NSF) والمعاهد الوطنية للعلوم الطبيعية (NINS) في اليابان بالتعاون مع جمهورية تشيلي. يتم تمويل ALMA من قبل ESO نيابة عن الدول الأعضاء فيها ، من قبل NSF بالتعاون مع المجلس الوطني للبحوث في كندا (NRC) ووزارة العلوم والتكنولوجيا (MOST) ومن قبل NINS بالتعاون مع Academia Sinica (AS) في تايوان والمعهد الكوري لعلوم الفضاء والفلك (KASI).
شارك مرصد تشالمرز وأونسالا الفضائي في ALMA منذ إنشائها ؛ مستقبلات التلسكوب هي واحدة من العديد من المساهمات. يستضيف مرصد Onsala الفضائي مركز Nordic ALMA الإقليمي ، الذي يوفر الخبرة الفنية لمشروع ALMA ويدعم علماء الفلك في بلدان الشمال الأوروبي في استخدام ALMA.
