اكتشاف أول نظام نجمي ثنائي مقدر له أن ينفجر في كيلونوفا
انطباع الفنان عن نظام نجمي كيلونوفا. | ctio / noirlab / nsf / aura / j. دا سيلفا / spaceengine / m. زماني
لا يزال علماء الفلك يبحثون عن أصل الكون ونظامنا الشمسي ، وقد أكدوا أول اكتشاف لنظام نجمي ثنائي سيشكل يومًا ما كيلونوفا - وهو انفجار ينتج عنه عناصر ثقيلة (الذهب والبلاتين) ، بسبب اندماج النجوم النيوترونية . هذه الأنظمة نادرة جدًا لدرجة أن الخبراء يقدرون أن هناك حوالي عشرة فقط في مجرة درب التبانة بأكملها.
يحدث الكيلونوفا عندما يندمج نجمان نيوترونيان ، وهما من بين الأجسام الأكثر كثافة في الكون. تتميز عن المستعرات الأعظمية الكلاسيكية للنجوم الضخمة بحقيقة أن هناك القليل من المقذوفات أو عدم وجودها أثناء الانفجار. لذلك يبدو وكأنه مستعر أعظم خافت.
يعتقد العلماء أن هذه الكيلونوفا تحدث في أنظمة ثنائية ضخمة بعد أن يفقد النجم المتفجر سطحه من خلال التفاعلات مع رفيقه ، مما يؤدي إلى تجريده تدريجيًا من المادة المظلمة التي تعمل على استقراره وتماسكه معًا. تؤدي هذه المستعرات الأعظمية إلى تكوين نجم نيوتروني دون فقدان الرفيق الثنائي ، والذي يمكن أيضًا أن يتطور إلى نجم نيوتروني آخر. ينتج عن اندماج هذين النجمين كيلونوفا.
في الآونة الأخيرة ، اكتشف فريق من علماء الفلك من جامعة Embry-Riddle للطيران (الولايات المتحدة الأمريكية) أول مثال لنوع نادر للغاية من نظام النجوم الثنائية ، والذي جمع كل الظروف الممكنة لتحريك كيلونوفا. مثل هذا الترتيب نادر جدًا لدرجة أنه يُعتقد أن حوالي عشرة فقط من هذه الأنظمة موجودة في مجرة درب التبانة بأكملها . نُشرت النتائج التي توصلوا إليها في مجلة Nature .
نظام ثنائي نادر من "فرقعة" فاشلة
يقع هذا النظام غير المعتاد ، المعروف باسم CPD-29 2176 ، على بعد حوالي 11400 سنة ضوئية من الأرض. تم التعرف عليه لأول مرة من قبل مرصد نيل جيريلز سويفت التابع لناسا. سمحت الملاحظات اللاحقة باستخدام تلسكوب SMARTS البالغ طوله 1.5 متر في مرصد سيرو تولولو (في تشيلي) لعلماء الفلك باستنتاج الخصائص المدارية وأنواع النجوم التي يتكون منها هذا النظام.
قامت كلاريسا بافاو ، الطالبة في جامعة Embry-Riddle للطيران والمؤلفة المشاركة ، برسم أطياف نجم Be. إنه نجم B ، شديد السطوع والساخن ، يظهر خطوط الانبعاث في طيفه. يُعتقد أن خطوط الانبعاث تنشأ من قرص مادة يحيط بالنجم.
بشكل ملموس ، كان على C. Pavao أولاً تنظيف بيانات الضوضاء المرئية. وقد حددت في بيان صحفي ما يلي : " يرصد التلسكوب نجمًا ويلتقط كل الضوء الممكن من أجل تصور العناصر التي تشكل هذا الأخير. لكن تميل نجوم Be إلى امتلاك أقراص من المادة حولها مما يجعل المراقبة المباشرة صعبة .
مع معلمها ، الدكتور نويل د. ريتشاردسون ، الأستاذ المساعد للفيزياء وعلم الفلك في إمبري ريدل ، وجدت خطًا بسيطًا جاء من النجم ولم يتأثر بالقرص المحيط به. بعد دمج بيانات بافاو بسرعة في برنامج كمبيوتر ، أدرك ريتشاردسون أنهم حددوا مدارًا قابلاً للتطبيق للنجم ، لكنه كان مختلفًا عما كان متوقعًا. كشف تحليل إضافي للبيانات أن نجمًا كان يدور بالفعل حول الأول كل 60 يومًا أو نحو ذلك.
كان المدار المستدير مفتاحًا رئيسيًا يسمح للباحثين بتحديد النجم الثاني للنظام الثنائي على أنه مستعر أعظم مستنفد أو شديد التجريد. عادة ، بعد أن يستهلك النجم كل وقوده النووي ، ينهار قلبه قبل أن ينفجر في الفضاء على شكل مستعر أعظم.
لكن الدكتور نويل دي ريتشاردسون ، الأستاذ المساعد للفيزياء وعلم الفلك في Embry-Riddle ، يوضح: " كان النجم مرهقًا لدرجة أن الانفجار لم يكن لديه حتى طاقة كافية لإعطاء المدار الشكل الإهليلجي النموذجي الذي شوهد في ثنائيات مماثلة " .
ثم مع جان جيه إلدريدج ، من جامعة أوكلاند والمؤلف المشارك ، تمكنوا من وضع مخطط لدورة حياة نجمي النظام الثنائي. بشكل ملموس ، يحدث التطور في 9 مراحل:
المرحلة 1: يتكون نجمان أزرقان ضخمان في نظام نجمي ثنائي.
المرحلة الثانية: يقترب النجم الأكبر من نهاية حياته.
المرحلة 3: يمتص النجم الأصغر المواد من رفيقه الأكبر والأكثر نضجًا ، مما يجرده من الغلاف الجوي الخارجي.
المرحلة الرابعة: يشكل أكبر نجم مستعر أعظم فائق التجريد ، وهو الانفجار الذي يحدث في نهاية عمر النجم بقوة أقل من مستعر أعظم نموذجي ، "على غرار الألعاب النارية الفاشلة" وفقًا للعلماء.
المرحلة الخامسة: كما لاحظ علماء الفلك حاليًا ، يبدأ النجم النيوتروني الناتج عن المستعر الأعظم السابق في امتصاص المادة من رفيقه ، مما يعكس الأدوار في النظام الثنائي.
المرحلة 6: مع فقدان الكثير من غلافه الجوي الخارجي ، يعاني النجم المرافق أيضًا من سوبر نوفا شديد التجريد. (ستحدث هذه المرحلة في هذه الحالة خلال حوالي مليون سنة).
المرحلة 7: يحتوي النظام الثنائي الآن على زوج من النجوم النيوترونية في مدار متبادل قريب.
المرحلة 8: يدور النجمان النيوترونيان باتجاه بعضهما البعض ، ويتخلى عن طاقتهما المدارية كإشعاع ثقالي ضعيف.
المرحلة 9: يصطدم النجمان النيوترونيان ، منتجانًا كيلونوفا قويًا ، "المصنع الكوني للعناصر الثقيلة في كوننا".
ملخص لمراحل تطور نظام النجوم cpd-29 2176.
ctio / noirlab / nsf / aura / p. مارينفيلدأصلنا ومكاننا في الكون
كما ذكرنا سابقًا ، يقدر الباحثون أنه ربما لا يوجد سوى حوالي عشرة أنظمة نجمية في المجرة في الوقت الحالي. من خلال دراستها ، يأملون في اكتشاف أدلة جديدة حول أصل مجرة درب التبانة والنظام الشمسي الفعلي .
تقول كلاريسا بافاو ، " عندما ننظر إلى هذه الأشياء ، فإننا ننظر إلى الوراء في الوقت المناسب. نتعلم المزيد عن أصول الكون والتطور المستقبلي لنظامنا الشمسي ".
أضاف ريتشاردسون أنه بدون الأنظمة الثنائية مثل CPD-29 2176 ، ستبدو الحياة على الأرض مختلفة تمامًا. في الواقع ، وفقًا له ، فإن مثل هذه الأنظمة لديها إمكانية التطور إلى نجوم نيوترونية ثنائية ، والتي تنتهي بالاندماج وتشكيل العناصر الثقيلة التي يتم إسقاطها في الكون. يحدد: " هذه العناصر الثقيلة تسمح لنا بأن نعيش كما نفعل نحن. على سبيل المثال ، تم إنشاء غالبية الذهب [والبلاتين] بواسطة نجوم مشابهة لبقايا المستعر الأعظم أو النجم النيوتروني في النظام الثنائي الذي درسناه. يعمق علم الفلك فهمنا للعالم ومكاننا فيه .
قمر صناعي مستقبلي لدراسة كيلونوفا
تلسكوب الفضاء الروماني هو مرصد تابع لوكالة ناسا مصمم لمعالجة الأسئلة الحرجة في مجالات الطاقة المظلمة والكواكب الخارجية والفيزياء الفلكية تحت الحمراء. يحتوي التلسكوب على مرآة أساسية يبلغ قطرها 2.4 متر - وهو نفس حجم المرآة الأساسية لتلسكوب هابل الفضائي . سيتم تجهيز التلسكوب بجهازين ، أداة المجال الواسع مع مجال رؤية أكبر 100 مرة من أداة الأشعة تحت الحمراء هابل وأداة كوروناجراف.
بعد إطلاقه في موعد أقصاه مايو 2027 ، سيسمح هذا التلسكوب للباحثين باستخدام هذه البيانات لتحديد الكيلونوفا وتكرار حدوث هذه الأحداث ، وكمية الطاقة التي تطلقها وقربها.
المصدر:مواقع ألكترونية