انطباع فنان عن قزمين أبيضين في عملية الدمج.
(الصورة: © جامعة وارويك / مارك جارليك)
عملاق قزم ابيض توصلت دراسة حديثة إلى أن النجم قد يكون نسل تصادم بين قزمين أبيضين آخرين.
تشير النتيجة الجديدة إلى إمكانية وجود أقزام بيضاء فائقة الكتلة ذات أصول متشابهة ؛ قد يساعد هذا في إلقاء الضوء على مدى ضخامة القزم الأبيض في الانفجار السوبرنوفاقال العلماء وراء البحث الجديد.
الأقزام البيضاء هي النوى الخافتة ، والباهتة ، وحجم الأرض للنجوم الميتة التي تُركت بعد أن استنفدت النجوم متوسطة الحجم وقودها وسقطت طبقاتها الخارجية. شمسنا سيصبح يومًا قزمًا أبيض ، كما سيصبح أكثر من 90٪ من النجوم في مجرتنا.
درس العلماء قزمًا أبيضًا يعرف باسم WDJ0551 + 4135 ، والذي يقع على بعد حوالي 150 سنة ضوئية من الأرض. النتائج الأخيرة من وكالة الفضاء الأوروبية تلسكوب غايا اقترح أن هذا الكائن قد يكون قزمًا أبيضًا ضخمًا بشكل استثنائي. لمعرفة المزيد عن هذا النجم الميت غير العادي ، قام العلماء بتحليله باستخدام بيانات من تلسكوب William Herschel في جزر الكناري.
من خلال فحص طيف الألوان في الضوء المنبعث من القزم الأبيض ، تمكن الفلكيون من تحديد المواد الكيميائية داخل النجم. بشكل غير متوقع ، وجد الباحثون مستوى عال من الكربون في الغلاف الجوي للكائن ، والذي لم يره العلماء من قبل في الأقزام البيضاء.
قال مؤلف الدراسة مارك هولاندز ، عالِم الفيزياء الفلكية بجامعة وارويك في إنجلترا لموقع Space.com: "إن القزم الأبيض له بنية داخلية تشبه البصل ، حيث إنه في طبقات". "في قلب القزم الأبيض ، تتكون معظم كتلته من الكربون والأكسجين ، وبعد ذلك عادة ما يكون لديك طبقة من الهيليوم فوق ذلك ، ثم طبقة من الهيدروجين. لذلك عند توجيه تلسكوب إلى أبيض قزم ، أنت ترى الطبقات الخارجية فقط ".
هذا الهيكل يعني أن العلماء يدرسون الأقزام البيضاء عادة ما يرى فقط الهيدروجين أو الهيليوم فقط ، أو ربما مزيج من الهيليوم والكربون. لكن هذا ليس ما رآه هولاندز وزملاؤه في هذا القزم الأبيض.
قال هولاندز: "لا تتوقع أبدًا رؤية الهيدروجين والكربون مختلطين معًا في قزم أبيض - يجب أن تكون هناك طبقة من الهيليوم تبقيهما منفصلين". "كان ذلك غريبا حقا ومدهشا للغاية وأثار سؤالا كبيرا عن كيفية حدوث ذلك."
قال هولاندز وزملاؤه إن لديهم حلًا لهذا اللغز: لقد نشأت البنية الغريبة عندما تحطم قزمان أبيضان معًا واختلطت أحشائهما ، حسب العلماء. لكن القزم الأبيض الضخم الجديد لم يكن كبيرًا بما يكفي لإحداث مستعر أعظم ، تاركًا النجم الكبير الغريب سليمًا.
بالنسبة للباحثين ، كان مفتاح هذا اللغز هو كتلة هذا القزم الأبيض. معظم الأقزام البيضاء تساوي 0.6 مرة كتلة الشمس ، لكن WDJ0551 + 4135 هو تقريبًا ضعف متوسط الأقزام البيضاء ، عند 1.14 كتلة شمسية ، يتم ضغطها جميعًا في مساحة لا تزيد عن ثلثي قطر الأرض.
دليل آخر هو العمر الظاهري لهذا القزم الأبيض. عادة ما تكون الأقزام البيضاء القديمة أكثر برودة وتدور في مركز درب التبانة أسرع من نظرائهم الأصغر سنًا ، لأنهم فقدوا المزيد من الحرارة بمرور الوقت وشهدوا تفاعلات جاذبية أكثر مع النجوم الأخرى التي تسرعهم. ومع ذلك ، يتحرك WDJ0551 + 4135 بشكل أسرع من 99٪ من الأقزام البيضاء القريبة الأخرى التي لها نفس درجة الحرارة تقريبًا ، مما يشير إلى أن أحد هذين القياسين العمريين كان مشوهًا.
عرف الباحثون أن WDJ0551 + 4135 كان له تركيبة غريبة ، كتلة تبلغ ضعف كتلة القزم الأبيض المتوسط وعمرًا بدا شابًا نسبيًا إذا نظر المرء إلى حرارة النجم ولكنه قديم نسبيًا إذا نظر المرء إلى حركاته. أدرك الفلكيون أن حدثًا واحدًا يمكن أن يفسر كل هذه الألغاز: تشكلت WDJ0551 + 4135 عندما اصطدم قزمان أبيضان ، مما أدى إلى تسخين القزم الأبيض الناتج واستئناف عملية التبريد.
وقال هولاندز "على الرغم من وجود الكثير من الأدلة على حدوث مثل هذه الاندماجات ، بما في ذلك أمثلة في المجرات البعيدة ، فإن انتقاء قزم أبيض في الواقع وقول هذا هنا من اندماج أمر صعب للغاية". "هذه ليست سوى واحدة من حفنة من الحالات حيث كان من الممكن القيام بذلك والوحيد الذي تم تحديده من خلال تكوينه."
وقال العلماء إن الاندماج حدث منذ حوالي 1.3 مليار سنة. لكن هذا الحدث أعاد تعيين عمر التبريد WDJ0551 + 4135 ، مما جعل من الصعب تحديد عمر القزمين الأبيضين الأصليين ، اللذين كان من الممكن أن يبلغا عدة مليارات من السنين.
هناك القليل الأقزام البيضاء قال هولاندز ، إنه ضخم مثل WDJ0551 + 4135 ، ولكن هناك أقزام بيضاء ضخمة أكثر مما قد تتوقعه النماذج الحالية لتكوين القزم الأبيض ، مشيرًا إلى أن بعض هذه الأنواع قد تكونت من خلال الاندماجات. وقال الباحثون إنهم متحمسون بشكل خاص من البصيرة التي يمكن أن يوفرها هذا القزم الأبيض وغيره مثله على الخط الفاصل بين القزم الأبيض الضخم والمستعر الأعظم.
وقال هولاندز إن الفلكيين يمكنهم أيضًا معرفة المزيد عن الأجزاء الداخلية من WDJ0551 + 4135 من خلال فحص النبضات الدقيقة في السطوع التي تسببها الموجات التي تنتقل عبر باطن النجم. إذا استطاع العلماء اكتشاف موجات متعددة بترددات مختلفة تسافر عبر هذا القزم الأبيض ، فيمكنهم معرفة المزيد عن البنية الداخلية للنجم. وقال هولاندز "يمكن أن يوفر ذلك رؤى مستقلة حول ما إذا كان هذا النجم قد تشكل من الاندماج".
مفصل العلماء النتائج التي توصلوا إليها على شبكة الإنترنت الاثنين (2 مارس) في مجلة Nature Astronomy.
- تعرف على نوفاسك: شرح انفجارات النجوم (رسم توضيحي)
- معرض: النجوم المحتضرة تستهلك الكواكب الغريبة الصخرية
- النجوم القزمة السوداء: النهاية (النظرية) للتطور النجمى
