آثار انفجار نووي حراري في نجم ثنائي وقد شهد النظام الذي يبعد حوالي 3400 سنة ضوئية عنا تلسكوب هابل الفضائي.
HM Sagittae، أو HM Sge باختصار، هو ما يُعرف بالنظام التكافلي، حيث قزم ابيض يتغذى من رفيق العملاق الأحمر نجمة. تشكل المادة المسروقة قرصًا متراكمًا يحوم حول القزم الأبيض. إذا سقطت كمية كبيرة جدًا من المواد من القرص على القزم الأبيض مرة واحدة، يصبح الضغط ودرجة الحرارة كبيرًا جدًا بحيث ينفجر انفجار نووي حراري على سطح القزم الأبيض.
على الرغم من أن هذا الانفجار ليس كافيًا لتدمير القزم الأبيض في المستعر الأعظم، إلا أنه يطلق طاقة كافية لجعل النظام أكثر سطوعًا فيما يسمى “المستعر الأعظم”.
بين أبريل وسبتمبر 1975، ذهب HM Sge إلى مستعر في كوكبة السهم، السهم. وأشرقت في سماء الليل بمقدار ستة مقادير من +17 (مرئي فقط للتلسكوبات ذات الفتحات الأكبر من حوالي 305 ملم / 12 بوصة) إلى الحجم +10.5، وعند هذه النقطة أصبح مرئيًا بسهولة أكبر للتلسكوبات ذات الفتحات الأصغر التي تساوي حوالي 102 ملم / 4 بوصات، مما يسمح للهواة علماء الفلك لتتبع ذلك. هذا السطوع يعادل زيادة في لمعان من 250 مرة.
متعلق ب: ترتبط انفجارات النجوم النيوترونية “مصاصة الدماء” بالنفاثات التي تسافر بسرعات قريبة من الضوء
منذ أن أصبح نوفا، لم يتبع HM Sge القواعد. تنضج معظم المستعرات بعد بضعة أيام؛ ظل HM Sge في ذروة سطوعه لسنوات، حتى منتصف الثمانينات، قبل أن يبدأ في التلاشي ببطء، تتخلله أحداث تعتيم أكثر وضوحًا. وحتى الآن، فقد تلاشت فقط إلى حوالي +12.
وقال رافي سانكريت من معهد علوم التلسكوب الفضائي (STScI) في تقرير له: “في عام 1975، تحول HM Sge من نجم لا يوصف إلى شيء كان جميع علماء الفلك في هذا المجال ينظرون إليه، وفي مرحلة ما تباطأت موجة النشاط”. إفادة.
“النجوم التكافلية مثل HM Sge نادرة في عالمنا galaxyوأضاف ستيفن جولدمان، من STScI أيضًا، في البيان: “إن مشاهدة انفجار شبيه بالمستعر أمر أكثر ندرة. هذا الحدث الفريد هو كنز لعلماء الفيزياء الفلكية على مدى عقود”.
حاولت الملاحظات على مر السنين باستخدام العديد من التلسكوبات الوصول إلى حقيقة ما يحدث في HM Sge. والآن، توصل جولدمان وسانكريت إلى نتائج جديدة مع فريقهما، بناءً على ملاحظات تلسكوب هابل الفضائي لعام 2021 والبيانات التي تم جمعها باستخدام ناسالقد انتهى الآن صوفيا (مرصد الستراتوسفير لعلم الفلك بالأشعة تحت الحمراء)، والذي يضم تلسكوبًا يعمل بالأشعة تحت الحمراء في الجزء الخلفي من بوينغ 747 طائرة في عامي 2021 و2022
بداية التعتيم فيما يتعلق بالنظام في عام 1985 حتى الآن يُعزى جزئيًا على الأقل إلى سلوك النجم العملاق الأحمر. هذا ما يسمى ميرا عامل (على غرار النموذج الأولي للفئة، ميرا – أوميكرون سيتي – في كوكبة قيطس، الحوت) ويتحمل نبضات دورية كل 534 يومًا تقريبًا. يُعزى بداية تعتيم النظام في منتصف الثمانينيات إلى أحد أمرين. من الممكن أن يكون قد تم التحريض عليه من خلال حدث فقدان كتلة أكبر من المعتاد من العملاق الأحمر المرتبط بنبضاته، والذي كان من شأنه أن يخلق تدفقًا من الغبار يحجب بعض الضوء، أو يمكن أن يكون نتيجة 90 سنة، مدار غير دائري للقزم الأبيض والعملاق الأحمر حول بعضهما البعض مما يؤدي إلى تباعدهما، مما يقلل من كمية المواد المتدفقة بين الاثنين. حاليًا، تبلغ المسافة الفاصلة بين مكوني النظام حوالي 40 الوحدات الفلكية (AU)، حيث يتم تعريف 1 AU بمتوسط المسافة بين أرض و شمسنا، 149.6 مليون كيلومتر (93 مليون ميل). للمقارنة، نبتون هو 30 AU من الشمس.
كشفت ملاحظات هابل أيضًا عن وجود خط انبعاث قوي من المغنيسيوم المتأين. لم يكن خط الانبعاث هذا موجودًا في أطياف HM Sge التي يعود تاريخها إلى عام 1990، عندما كانت درجة حرارة القزم الأبيض 200000 درجة مئوية (حوالي 400000 درجة فهرنهايت). لكي يتواجد المغنيسيوم المتأين بقوة بكميات كبيرة، يجب أن تكون درجة حرارة القزم الأبيض قد ارتفعت في ذلك الوقت إلى 250 ألف درجة مئوية (حوالي 450 ألف درجة فهرنهايت). وهذا يجعله واحدًا من أكثر الأقزام البيضاء المعروفة سخونة، على الرغم من تلاشي سطوع النظام بشكل عام. ما يسبب هذا الارتفاع في درجة الحرارة لا يزال لغزا حاليا.
علاوة على ذلك، تمكنت SOFIA من اكتشاف خطوط الانبعاث من بخار الماء في القرص لأول مرة في ثنائي تكافلي، واستخدام إشارتها كبديل لقياس خصائص القرص التراكمي. يبدو أن جزيئات الماء تتحرك بسرعة 29 كيلومترًا (18 ميلًا) في الثانية، وهو ما يُعزى إلى سرعتها التي تتدفق حول حافة القرص.
ومع ذلك، فإن معظم خطوط الانبعاث في طيف HM Sge تضعف مقارنة بعام 1990، مما يدل على أن النظام يتغير ويتطور ببطء، ربما مع تحرك العملاق الأحمر والقزم الأبيض بعيدًا عن بعضهما البعض.
استنتج فريق جولدمان وسانكريت أن نظام HM Sge استقر على “الوضع الطبيعي الجديد” بسرعة كبيرة بعد انفجار المستعر عام 1975 مع انخفاض بطيء في السطوع في المتوسط على مر السنين (كان هناك بعض الارتفاع والانخفاض في السطوع، سواء في البصرية والأشعة تحت الحمراء وليس دائما في نفس الوقت وقت، يُنسب مرة أخرى إلى سلوك العملاق الأحمر). قد يستمر التلاشي العام بوتيرة بطيئة لسنوات عديدة أخرى، حتى يقترب القزم الأبيض والعملاق الأحمر مرة أخرى في مدارهما، مما يزيد من كمية المواد المتدفقة بينهما ويطلق نوفا آخر.
وأخيرًا، القزم الأبيض هو معاينة لما يخبئه القدر لرفيق العملاق الأحمر. كلاهما كانا يشبهان الشمس في يوم من الأيام النجوم في النظام الثنائي، يكون أحد النجوم أكبر قليلاً من الآخر. استخدم النجم الأكثر ضخامة وقوده النووي بشكل أسرع، وتطور إلى عملاق أحمر ألقى في النهاية غلافه الخارجي المنتشر ليكشف عن قلبه الخامل المكشوف – القزم الأبيض. أما النجم الآخر فقد تطور بشكل أبطأ قليلاً، لكنه الآن يتبع نفس المسار الذي اتبعه شقيقه، حيث يتطور أولاً إلى عملاق أحمر ثم إلى قزم أبيض بعد مليون سنة أو نحو ذلك.
إن اضطراب الجاذبية الذي سيسببه تحول العملاق الأحمر يمكن أن يجعل القزمين الأبيضين قريبين من بعضهما البعض. في يوم من الأيام، إذا اصطدموا، فسوف ينفجرون من النوع Ia سوبر نوفالكن هذا لن يحدث لمئات الملايين، أو ربما حتى مليارات السنين.
تم نشر النتائج التي توصل إليها هابل وSOFIA في مجلة الفيزياء الفلكية.