العلماء يلقون أول نظرة فاحصة على “نجم مصاص الدماء” وهو يتغذى على ضحيته

عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.

باستخدام المركبة الفضائية للتصوير بالأشعة السينية Polarimetry Explorer (IXPE) التابعة لناسا، حصل علماء الفلك على أول رؤية للمنطقة الداخلية حول نجم قزم أبيض ميت يتغذى بشكل مصاص دماء على رفيق نجمي.

تمكن فريق من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) من إجراء دراسة تفصيلية للمنطقة النشطة للغاية التي كان يتعذر الوصول إليها سابقًا والمحيطة مباشرةً بكوكب الأرض. قزم أبيض في نظام EX Hydrae، يقع حوالي 200 سنة ضوئية من الأرض.

يعد النظام جزءًا من فئة تسمى “القطبية المتوسطة”، المعروفة بإصدار نمط معقد من الإشعاع، بما في ذلك الأشعة السينية. يتكون EX Hydrae من قزم أبيض، وهو المرحلة النهائية من حياة النجوم ذات الكتل المماثلة الشمسوالنجم الضحية الذي يكمل دورة حول النجم الميت كل 98 دقيقة. وهذا يجعل EX Hydrae واحدًا من أقرب الثنائيات القطبية المتوسطة التي تم اكتشافها على الإطلاق.

لم يكتشف الباحثون درجة عالية من الاستقطاب بين الأشعة السينية فحسب، وهو ما يصف الاتفاق في الاتجاه الذي تتجه إليه الموجات التي تشتمل على الإشعاع الكهرومغناطيسي، لكنهم تمكنوا أيضًا من تتبع هذا الإشعاع النشط إلى عمود يبلغ طوله 2000 ميل (3200 كيلومتر) من المواد النجمية شديدة الحرارة التي تم سحبها من النجم المرافق، وسقطت على القزم الأبيض.

وهذا يعادل حوالي نصف نصف قطر القزم الأبيض نفسه وأكبر بكثير مما توقعه العلماء سابقًا لمثل هذا الهيكل. اكتشف الفريق أيضًا الأشعة السينية المنعكسة عن سطح القزم الأبيض قبل أن تنتشر، وهو أمر تم التنبؤ به ولكن لم يتم تأكيده من قبل.

حصلت القطبية المتوسطة على اسمها بسبب الاختلافات في قوة المجالات المغناطيسية للأقزام البيضاء. عندما يكون المجال المغناطيسي قويًا بشكل خاص، تقوم هذه النجوم الميتة بسحب المواد من النجوم المرافقة لها، والتي تتدفق بعد ذلك نحو أقطاب الأقزام البيضاء. ومع ذلك، عندما تكون المجالات المغناطيسية للأقزام البيضاء ضعيفة، تشكل المواد المجردة هياكل دوامية تسمى الأقراص التراكمية حول الأقزام البيضاء. ومن هناك، يتم بعد ذلك تغذية هذه المادة النجمية المسروقة تدريجيًا إلى أسطح البقايا النجمية.

يكون الوضع أكثر تعقيدًا بالنسبة للأقزام البيضاء مصاصي الدماء ذات المجالات المغناطيسية متوسطة القوة. وتوقع العلماء أنه بالنسبة لهذه الأنظمة، يجب أن يتشكل قرص تراكمي، ولكن يجب سحبه نحو أقطاب هذه الأقزام البيضاء. ينبغي للمجالات المغناطيسية في هذه الأنظمة بعد ذلك أن ترفع هذه المادة، مكونة ينبوعًا من المادة النجمية، أو “ستارة تراكمية”، تهطل على الأقطاب المغناطيسية للأقزام البيضاء بسرعة ملايين الأميال في الساعة.

وتوقع العلماء أن هذه المادة المتدفقة نحو الأسفل يجب أن تصطدم بالمادة التي لا تزال متساقطة والتي تم رفعها سابقًا بواسطة المجالات المغناطيسية، مما يؤدي إلى إنشاء أعمدة من الغاز المضطرب التي يمكن أن تصل إلى درجات حرارة ملايين الدرجات فهرنهايت، وتنبعث منها الأشعة السينية في هذه العملية.

في يناير 2025، هدف فريق البحث إلى اختبار هذه الفكرة من خلال دراسة نظام EX Hydrae مع عمليات رصد تساوي حوالي سبعة أيام أرضية تم إجراؤها باستخدام إكسبي.

وتظهر النتائج فعالية تقنية تسمى “قياس استقطاب الأشعة السينية”، والتي تقيس استقطاب الأشعة السينية، في دراسة البيئات النجمية المتطرفة والعنيفة.

“لقد أظهرنا أنه يمكن استخدام قياس استقطاب الأشعة السينية لإجراء قياسات تفصيلية لهندسة تراكم القزم الأبيض،” قال قائد الفريق شون جوندرسون، من معهد كافلي للفيزياء الفلكية وأبحاث الفضاء التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، قال في بيان. “إنه يفتح النافذة على إمكانية إجراء قياسات مماثلة لأنواع أخرى من الأقزام البيضاء المتراكمة والتي لم تتنبأ أبدًا بإشارات استقطاب الأشعة السينية.”

النتائج المستقطبة

تتأرجح موجات الضوء بزاوية قائمة في الاتجاه الذي ينتشر فيه الضوء، لكن الزاوية التي تهتز بها يمكن أن تتأثر بالمجالات المغناطيسية والكهربائية. بالإضافة إلى ذلك، عندما يرتد الضوء عن سطح ما، فإنه يمكن أن يصبح مستقطبًا، مما يعني أن تذبذب موجات الضوء منظم في اتجاه مشترك. ومن خلال دراسة الضوء المستقطب، يمكن للباحثين معرفة المزيد عن الجسم الذي تبعثره.

تم إطلاق IXPE في عام 2021، وهي أول مهمة لناسا مصممة لاكتشاف الأشعة السينية المستقطبة، حيث قامت المركبة الفضائية بدراسة بعض الأجسام والأحداث الأكثر تطرفًا في الكون، مثل النجوم النيوترونيةوالثقوب السوداء و المستعرات الأعظم. هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها توجيه IXPE لدراسة نظام قطبي متوسط، وهو جسم أصغر ولكنه لا يزال باعثًا قويًا للأشعة السينية.

قال عضو الفريق هيرمان مارشال من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “لقد بدأنا الحديث عن مقدار الاستقطاب الذي قد يكون مفيدًا للحصول على فكرة عما يحدث في هذه الأنواع من الأنظمة، والتي تعتبرها معظم التلسكوبات مجرد نقطة في مجال رؤيتها”. “مع كل أشعة سينية تأتي من المصدر، يمكنك قياس اتجاه الاستقطاب. يمكنك جمع الكثير منها، وكلها في زوايا واتجاهات مختلفة، والتي يمكنك حساب متوسطها للحصول على درجة واتجاه الاستقطاب المفضل.”

وجد مارشال وجوندرسون وزملاؤهما درجة استقطاب بنسبة 8% في الأشعة السينية الصادرة عن EX Hydrae، وهي أعلى بكثير مما تنبأت به النماذج النظرية. وبعد هذا الاكتشاف، أكد العلماء أن الأشعة السينية نشأت بالفعل من عمود من الغاز المتصادم يبلغ طوله حوالي 2000 ميل.

وقال جوندرسون: “إذا تمكنت من الوقوف إلى حد ما بالقرب من قطب القزم الأبيض، فسوف ترى عمودًا من الغاز يمتد لمسافة 2000 ميل في السماء، ثم ينتشر إلى الخارج”.

ومن خلال قياس اتجاه استقطاب هذه الأشعة السينية، تمكن الفريق من التأكد من أن هذا الإشعاع عالي الطاقة يرتد عن سطح القزم الأبيض قبل السفر عبر الفضاء.

وأضاف عضو الفريق والعالم سواتي رافي: “الشيء المفيد في استقطاب الأشعة السينية هو أنه يعطيك صورة للجزء الأعمق والأكثر نشاطًا في هذا النظام بأكمله”. “عندما ننظر من خلال التلسكوبات الأخرى، لا نرى أيًا من هذه التفاصيل.”

ويعتزم الفريق الآن توسيع نطاق بحثه في البيئات المحيطة نجوم مصاصي الدماء ما وراء EX Hydrae إلى أنظمة تغذية القزم الأبيض الأخرى. يمكن أن يساعد هذا في النهاية على فهم الحالة النهائية لهذه الأنظمة بشكل أفضل – انفجارات المستعرات الأعظم من النوع Ia التي تنشأ من الإفراط في تغذية النجوم الميتة وعادةً ما تؤدي إلى التدمير الكامل للقزم الأبيض.

“تأتي نقطة حيث تتساقط الكثير من المواد على القزم الأبيض من نجم مرافق بحيث لا يستطيع القزم الأبيض الاحتفاظ بها بعد الآن، ينهار كل شيء وينتج نوعًا من المستعرات الأعظم يمكن ملاحظته في جميع أنحاء الكون، والذي يمكن استخدامه لمعرفة حجم النجم. الكون“اختتم مارشال. “لذا، فإن فهم أنظمة الأقزام البيضاء هذه يساعد العلماء على فهم مصادر تلك المستعرات الأعظمية، ويخبرك عن بيئة المجرة.”

تم نشر بحث الفريق في 10 نوفمبر مجلة الفيزياء الفلكية.