إن سديم الحلقة الجنوبية المتصاعد والمجيد هو شرنقة نجم يحتضر، وله سر. لقد وجد العلماء أن هذا السديم يُظهر بنية مزدوجة الحلقة لا تشير إلى نجم واحد، بل ربما ثلاثة نجوم في قلبه.
سديم الحلقة الجنوبية، والمسمى أيضًا NGC 3132، هو سديم كوكبي يقع على بعد حوالي 2000 سنة ضوئية بعيدًا في كوكبة فيلا، الأشرعة. اسم “الكواكب سديم” هي تسمية خاطئة – مثل هذه السدم لا علاقة لها بها الكواكب. وبدلاً من ذلك، فهي الزفير الأخير للموت، شمس-يحب النجوم، والتي تتحول داخل الشرنقة الغامضة حتى تزدهر في النهاية إلى قزم أبيض. يتشكل السديم من الغلاف الخارجي للنجم المحتضر، والذي ينتفخ إلى الداخل فضاء بعد النجم العملاق الأحمر مرحلة.
تم تصوير سديم الحلقة الجنوبية في ديسمبر 2022 بواسطة تلسكوب تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، والذي كشف عن غاز الهيدروجين الجزيئي الذي يشكل “الهيكل الخارجي” للسديم. يشير هذا إلى غاز دافئ يشع بدرجة حرارة تساوي حوالي 1000 كلفن (1340 درجة فهرنهايت، أو 726 درجة مئوية) حيث يتم إضاءته وتسخينه بواسطة الضوء فوق البنفسجي القادم من الغلاف الجوي. قزم ابيض بحد ذاتها. ومع ذلك، فإن هذا الهيكل الخارجي لا يمثل سوى جزء صغير من الغاز الجزيئي الموجود في السديم.
متعلق ب: سديم رأس الحصان يرفع رأسه في صور رائعة جديدة لتلسكوب جيمس ويب الفضائي (فيديو)
ذهب فريق بقيادة جويل كاستنر من معهد روتشستر للتكنولوجيا للبحث عن المزيد من الغاز الجزيئي للسديم، وتحديدًا البحث عن غاز أول أكسيد الكربون باستخدام مصفوفة تحت الملليمتر (SMA)، وهي عبارة عن مجموعة من ثمانية تلسكوبات راديوية مثبتة على بركان خامل يسمى مونا. كيا في هاواي. يتم خلط أول أكسيد الكربون مع الهيدروجين والغازات الجزيئية الأخرى داخل السديم، لذا فإن مراقبة محتوى أول أكسيد الكربون هي في الواقع بديل لمراقبة كل تلك الجزيئات الأخرى التي ليس من السهل اكتشافها. من المؤكد أن SMA كان قادرًا على قياس توزيع وسرعات جزيئات أول أكسيد الكربون، مما يوضح الأجزاء التي تتحرك نحونا والأجزاء التي تتحرك بعيدًا عنا.
وقال كاستنر في مقال: “أظهر لنا تلسكوب جيمس ويب الفضائي جزيئات الهيدروجين وكيفية تراكمها في السماء، في حين أظهر لنا مصفوفة ما دون المليمترية أول أكسيد الكربون الأكثر برودة والذي لا يمكنك رؤيته في صورة تلسكوب جيمس ويب الفضائي”. بيان صحفي.
كما يوحي اسم الحلقة الجنوبية، فهي في المقام الأول على شكل حلقة (من وجهة نظرنا). أظهرت ملاحظات SMA أن هذه الحلقة تتوسع، وهو أمر متوقع مع نمو السديم ببطء قبل أن يتفرق في النهاية. ومع ذلك، سمحت البيانات أيضًا لفريق كاستنر بإنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد للهيكل الخارجي الجزيئي للسديم. وقد شكل هذا مفاجأة. لم يتمكن الباحثون فقط من إثبات أن ما نراه كحلقة هو مجرد فص في سديم ثنائي القطب يُرى من نهايته، ولكنهم وجدوا أيضًا ثانية حلقة عمودية على الأول.
وقال كاستنر: “عندما بدأنا في تحويل السديم بأكمله إلى شكل ثلاثي الأبعاد، رأينا على الفور أنه كان في الواقع حلقة، ثم اندهشنا عندما رأينا أن هناك حلقة أخرى”.
يرسم الترتيب الغريب برمته ذيلًا رائعًا ليس لنجم واحد، ولا حتى لنجمتين، بل ربما لثلاثة نجوم في قلب السديم. واحد فقط من هذه النجوم، وهو الأكثر ضخامة بين النجوم الثلاثة، سيكون قد وصل إلى نهاية حياته – لكن الثلاثي النجمي، إذا كان الثلاثة موجودين بالفعل، فمن المحتمل أن يكونوا إما قريبين جدًا من بعضهم البعض أو خافتين جدًا بحيث لا يمكن حلهما بشكل منفصل، حتى بواسطة JWST.
هناك أدلة متزايدة على أن بعض السدم الكوكبية، على الأقل تلك التي تحتوي على هياكل معقدة، تتشكل من تداخل نجم مرافق مع النجم المحتضر المركزي. بالنسبة للحلقة الجنوبية، يفترض فريق كاستنر أن النظام الثلاثي يتكون من إغلاق الثنائية يدور حوله نجم ثالث أبعد ضمن دائرة نصف قطرها المداري 60 الوحدات الفلكية من الثنائية (وحدة فلكية واحدة، AU، هي المسافة بين أرض والشمس وفينا النظام الشمسي سيكون 60 AU خارجًا على الحافة البعيدة لـ حزام كويبر).
يتمتع فصا الحلقة الجنوبية بخصر ضيق أو “مقروص” مثل الساعة الرملية، وهي سمة مشتركة للسدم الكوكبية المنبثقة من نظام نجمي ثنائي يصل فيه أحد النجوم إلى نهاية حياته. الرفيق الثنائي قادر على تجميع المادة التي يلقيها النجم المحتضر بحيث تهرب على طول الاتجاه القطبي، وليس الاستوائي، لتشكل الفصين. تدعم عمليات رصد الأشعة تحت الحمراء المتوسطة التي أجراها تلسكوب جيمس ويب الفضائي هذه الفرضية، بعد العثور على فائض من ضوء الأشعة تحت الحمراء القادم من نظام النجم المركزي، وهو توقيع كلاسيكي لقرص غبار يتكون من التفاعلات بين العملاق الأحمر ورفيق ثنائي قريب.
وهذا ما يفسر الحلقة الأولى. ويقول الفريق إن أصل الحلقة الثانية غير مؤكد.
على الرغم من أن الحلقة الجنوبية تبدو ثنائية الفصوص، إلا أنه لا بد أن بعض المواد قد انبعثت كغلاف كروي أو إهليلجي تقريبًا من المواد التي ألقى بها العملاق الأحمر، وهو حدث فقدان سريع للكتلة ربما يمثل الزفير الأخير للمادة ليترك وراءه العملاق الأبيض. قزم. ينتج النظام النجمي الثنائي سلسلة من النفاثات السريعة والضيقة، ولكن في حالة وجود نجم ثالث، فإن النجم الإضافي جاذبية سيعمل على الثنائي الداخلي، مما يتسبب في “تذبذب” اتجاه التدفقات، مثل قمة دوارة. من المفترض أن هذه النفاثات المتدفقة قد حفرت تجويفًا دائريًا في الجزء الإهليلجي للسديم، وبالتالي خلق الحلقة الثانية.
يؤكد كاستنر أن هذا التفسير لا يزال تخمينيًا، لكن التجويف المتأين المركزي للسديم يحمل دليلًا على وجود مثل هذه التدفقات في بنيته.
السدم الكوكبية الأخرى ذات الشكل الدائري، مثل سديم الحلزون (NGC 7293 in برج الدلو) ، ثبت أيضًا أن لها هياكل ثنائية الفصوص ننظر من خلالها إلى “أسفل” نهاية فص واحد. اكتشاف الحلقة الثانية في سديم الحلقة الجنوبية، أم ينبغي أن تكون هذه الحلقات الآن بصيغة الجمع؟ – يدفع علماء الفلك إلى إعادة النظر في بعض تلك السدم الحلقية الأخرى المعروفة لمعرفة ما إذا كانوا قد فاتتهم الحلقات الثانية فيها أيضًا.
السدم الكوكبية لا تعني فقط موت النجوم. كما أنهم يحملون الوعد بحياة جديدة، بالمعنى الحرفي للكلمة.
“أين يوجد الكربون والأكسجين والنيتروجين؟ الكون “يتساءل كاستنر. “إننا نراها تتولد في النجوم الشبيهة بالشمس التي تحتضر، مثل النجم الذي مات للتو وكوّن الحلقة الجنوبية.”
قصص ذات الصلة:
– يرصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي نجمًا نيوترونيًا مختبئًا في حطام المستعر الأعظم
—يكتشف تلسكوب جيمس ويب أقدم خيط في “الشبكة الكونية” على الإطلاق
– يلقي تلسكوب جيمس ويب الفضائي نظرة على إيرينديل، وهو أبعد نجم معروف في الكون
كما ينتشر سديم كوكبي متوسع إلى الفضاء بين النجومفهي تنشر تلك الجزيئات عبر الكون، حيث تنتهي في سحب جزيئية عملاقة تشكل الجيل القادم من النجوم والكواكب.
يقول كاستنر: “سينتهي الكثير من هذا الغاز الجزيئي في أجواء الكواكب، ويمكن أن تؤدي الأجواء إلى تمكين الحياة”. وفي الواقع، فإن جميع العناصر الموجودة على الأرض الأثقل من الهيدروجين والهيليوم نشأت داخل النجوم ثم تم قذفها إلى الفضاء عندما ماتت تلك النجوم.
نحن حرفيًا نجوم، كما يحب العديد من الخبراء أن يقولوا.
لذلك، عندما نتعجب من جمال موت النجوم في السدم مثل الحلقة الجنوبية، يمكننا أيضًا أن نتخيلها كطائر عنقاء نجمي ينهض يومًا ما من الرماد ويبدأ دورة ولادة النجوم وموتها من جديد. على حد تعبير Battlestar Galactica، كل هذا حدث من قبل، وكل هذا سيحدث مرة أخرى.
تم نشر النتائج في 2 أبريل مجلة الفيزياء الفلكية.