منكب الجوزاء، ثاني ألمع نجم في العالم المألوف كوكبة أوريون، هو نجم غريب وعملاق. كشفت الملاحظات الأخيرة أنه يدور بشكل أسرع بكثير – ويحتوي على العديد من العناصر الثقيلة المختلطة بداخله – مقارنة بالنجوم العملاقة النموذجية. في الآونة الأخيرة، قام فريق من علماء الفلك بتطوير محاكاة حاسوبية متطورة لاستكشاف فكرة جذرية: تلك منكب الجوزاء هو نتيجة اندماج نجمين أصغر.
الجميع النجوم اتبع مسارات تطورية مفهومة جيدًا. تقوم بدمج الهيدروجين في قلبها خلال الغالبية العظمى من حياتها، تاركة وراءها تراكم الهيليوم مع تقدمها في السن. يؤثر تغيير نسبة الهيدروجين إلى الهيليوم في القلب على بقية خصائص النجم، مثل حجمه وسطوعه ودرجة حرارته. على سبيل المثال، عندما تقترب النجوم الأكثر ضخامة مثل منكب الجوزاء من نهاية حياتها، فإنها تطور الكثير من الهيليوم في قلوبها بحيث يتحرك اندماج الهيدروجين إلى القشرة المحيطة بذلك النواة، مما يؤدي إلى تضخيم بقية النجم إلى عملاق أحمر فائق.
وباستخدام هذه المعرفة، يستطيع علماء الفلك عادةً تحديد موقع النجم على مساره التطوري. لكن منكب الجوزاء لديه بعض الخصائص الغريبة: فهو يحتوي على كمية أكبر بكثير من النيتروجين في غلافه الجوي الخارجي، وهي علامة على أن باطنه قد اختلط مؤخرًا، وأنه يدور بشكل أسرع بكثير من العمالقة الحمراء العملاقة الأخرى، مما يشير إلى أن شيئًا ما حدث للنجم أدى إلى دورانه. .
متعلق ب: يمكن أخيرًا تفسير التعتيم الغامض للنجم العملاق منكب الجوزاء (صورة)
ومن خلال تجميع هذه القطع معًا، أجرى علماء الفلك مؤخرًا تحليلًا منهجيًا ودقيقًا للاحتمال المثير للاهتمام بأن منكب الجوزاء لم يبدأ كنجم واحد، بل كان بدلاً من ذلك نتاج “اندماج هادئ”. وقد أبلغوا عن نتائجهم في ورقة ما قبل الطباعة قدمت إلى مجلة الفيزياء الفلكية.
كان إعداد الفريق عبارة عن نظام ثنائي، وهو أمر شائع للغاية بين النجوم عالية الكتلة في الكون galaxy. في محاكاتهم، كانت كتلة النجم الأساسي 16 كتلة شمسية وفي طريقه بالفعل إلى أن يصبح عملاقًا أحمرًا فائقًا. كان النجم المرافق أقل كتلة بكثير، إذ تبلغ كتلته حوالي أربع كتل شمسية، وكان لا يزال يدمج الهيدروجين في قلبه بسعادة.
وكشفت المحاكاة أنه مع تقدم عمر النجم العملاق، امتد غلافه الجوي إلى مدار رفيقه. النجم المرافق جاذبية حيث قامت بتوجيه هذه المادة إلى نفسها، مما أدى إلى زيادة كتلتها. في نهاية المطاف، بدأ الرفاق بالسباحة عبر الكثير من المواد مما تسبب في احتكاك، مما أدى إلى إبطاء الرفيق وسحبه إلى الداخل. ما حدث بعد ذلك يعتمد على مجموعة متنوعة من العوامل، بما في ذلك سرعة النجم المرافق، والكتل النسبية للنجوم، ومدى تمدد الغلاف الجوي للنجم الأساسي.
وأظهرت المحاكاة أنه في بعض الأحيان تتوهج النجوم المندمجة لفترة وجيزة، مما يؤدي إلى فقدان كبير في الكتلة، وبالتالي نجم أصغر بكثير ومضطرب للغاية. لكن في حالة منكب الجوزاء، كان الاندماج أكثر هدوءًا. سقط الرفيق في الغلاف الجوي للنجم الأساسي، وتصاعد إلى الداخل واندمج في النهاية مع قلب الهيليوم. أطلقت هذه العملية كمية هائلة من الطاقة، مما أدى إلى إخراج بعض مواد النجم إلى داخل فضاء في التدفقات الخارجية الشبيهة بالنفاثات تعادل تقريبًا 60٪ من كتلة الشمس.
وأظهرت المحاكاة أن تدفق المواد الجديدة من النجم المرافق أدى إلى تعطيل نواة الهيليوم، مما أدى لفترة وجيزة إلى إعادة النجم المندمج حديثًا إلى مرحلة اندماج نواة الهيدروجين. لكن هذا لم يدم طويلاً، وسرعان ما أصبح منكب الجوزاء الجديد عملاقًا أحمرًا فائقًا مرة أخرى.
قصص ذات الصلة:
-يشير الاكتشاف إلى أن العملاق الأحمر منكب الجوزاء كان في الواقع أصفر اللون منذ 2000 عام
– هل سينفجر النجم المحير منكب الجوزاء في حياتنا بعد كل شيء؟
– هذا هو الشكل الذي سيبدو عليه النجم العملاق منكب الجوزاء عندما يتحول إلى مستعر أعظم
ومع ذلك، منكب الجوزاء احتفظ بذكرى الاصطدام. وفي نموذج علماء الفلك، أدى الاندماج إلى خلط محتويات النجم، مما أدى إلى إرسال عناصر أثقل، مثل النيتروجين، إلى الطبقات العليا من الغلاف الجوي، حيث يظل بعضها مرئيًا حتى اليوم. وأضاف الاندماج كمية كبيرة من الطاقة الدورانية إلى منكب الجوزاء. في حين أنه من المفترض أن النجم تباطأ إلى حد ما منذ ذلك الاندماج العنيف النظري، إلا أنه لا يزال يدور بشكل أسرع بكثير مما ينبغي.
لسوء الحظ، لن يكون الدليل المباشر على هذا السيناريو واضحًا بسهولة قبل 50.000 إلى 100.000 سنة أخرى، عندما ينفجر منكب الجوزاء كنجم. سوبر نوفا. وعندما يحدث ذلك، فإن المواد من أعماقه الداخلية سوف تتسارع إلى الخارج، مما يسمح لعلماء الفلك المستقبليين (إذا كانوا موجودين في ذلك الوقت!) بدراسة التركيب الكيميائي للنجم العملاق بمزيد من التفصيل. ستخبرهم نسبة العناصر ما إذا كان منكب الجوزاء دائمًا نجمًا منفردًا بخصائص غريبة أم أنه كان نتيجة اندماج منذ فترة طويلة.