العواصف الشمسية يمكن أن تؤدي إلى الشفق القطبي على الأرض. انفجار هذا النجم يمكن أن يدمر الغلاف الجوي للكوكب

للمرة الأولى، يقول علماء الفلك إنهم رصدوا انفجارا عملاقا أطلقه نجم خارج نظامنا الشمسي. كان الثوران مشابهًا في بعض النواحي لتلك التي أطلقتها شمسنا، مثل العواصف الشمسية التي زينت سماء الليل بالشفق القطبي الأسبوع الماضي على الأرض، ولكن على نطاق أكبر بكثير، ومشؤوم.

بدلًا من إثارة الأضواء الشمالية الملونة، كان من المرجح أن يكون لهذا الانفجار القوي عواقب مدمرة محتملة على أي كوكب قريب، وفقًا لبحث جديد.

كان القذف الكتلي الإكليلي، أو CME، هو السبب المحتمل لهذا الحدث المتفجر. وفي نظامنا الشمسي، تتمثل هذه الظاهرة في سحابة كبيرة من الغاز المتأين، تسمى البلازما، ومجالات مغناطيسية تنبثق من الغلاف الجوي الخارجي للشمس.

عندما تكون مثل هذه الانفجارات كبيرة بما يكفي للوصول إلى الأرض، فإنها يمكن أن تسبب طقسًا فضائيًا، أو اضطرابات كبيرة في المجال المغناطيسي لكوكبنا.
تخلق هذه العواصف الشمسية القوية شفقًا عند قطبي الأرض، ولكنها يمكن أن تعطل أيضًا الاتصالات وشبكة الطاقة وعمليات الأقمار الصناعية.

لم يتمكن علماء الفلك أبدًا من اكتشاف انبعاث كتلة إكليلية من نجم آخر، حتى الآن. ووصف الباحثون هذه النتيجة الرائدة في دراسة نشرت يوم الأربعاء في مجلة نيتشر.

عنصر محتوى غير معروف

–

النجم، المسمى StKM 1-1262، هو نجم قزم أحمر يبعد حوالي 130 سنة ضوئية عن الأرض.

انطلقت العاصفة النجمية بسرعة 5.3 مليون ميل في الساعة (2400 كيلومتر في الثانية). ولم يتم تسجيل هذه السرعة إلا في حوالي 1 من كل 2000 قذف كتلي إكليلي صادر من شمسنا، وفقًا لمؤلفي الدراسة.

وقال سيريل تاسي، المؤلف المشارك في الدراسة، والباحث المشارك في مرصد باريس، عبر البريد الإلكتروني: “يتصرف النجم مثل دلو من البلازما الممغنط للغاية والمغلي. وهذا الانفجار أقوى بما يتراوح بين 10 إلى 100 ألف مرة من أقوى قوة يمكن أن تنتجها الشمس”. “هذا يفتح نافذة على الطقس الفضائي خارج المجموعة الشمسية.”

كان الانفجار الكثيف والسريع للمواد الذي تم إطلاقه من النجم قوياً بدرجة كافية بحيث يمكنه تجريد الغلاف الجوي لكوكب يدور حوله بشكل قريب.

إن فهم كيفية تأثير النشاط العنيف للنجوم على الكواكب الخارجية أمر بالغ الأهمية حيث يسعى علماء الفلك إلى تحديد ما إذا كان أي كوكب خارج نظامنا الشمسي من المحتمل أن يكون صالحًا للحياة.

البحث عن الانفجارات النجمية

بمجرد إطلاقها إلى الفضاء بواسطة نجم، تؤدي الانبعاثات الكتلية الإكليلية إلى إنشاء موجة من موجات الراديو أثناء مرورها عبر الغلاف الجوي الخارجي للنجم، تسمى الإكليل.

وقال مارك ميش، عالم الأبحاث في مركز التنبؤ بالطقس الفضائي التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي: “إنها هبوب رياح قوية من النجوم تتحرك بسرعة أكبر من سرعة الصوت في الفضاء المحيط بين الكواكب، مما يخلق موجة صدمية تشبه الطفرة الصوتية لطائرة مقاتلة”. لم يشارك ميش في الدراسة.

اكتشف الباحثون الإشارة الراديوية أثناء استخدام برنامج تحليلي جديد للتدقيق في مسح السماء الذي أجراه التلسكوب الراديوي ذو التردد المنخفض، أو LOFAR، منذ ما يقرب من 10 سنوات. يتكون LOFAR من آلاف الهوائيات في هولندا وفي جميع أنحاء أوروبا لإنشاء تلسكوب راديوي كبير.

قال مؤلف الدراسة الرئيسي الدكتور جو كالينجهام، الأستاذ المشارك في معهد أنطون بانيكويك لعلم الفلك بجامعة أمستردام: “هذا النوع من الإشارات الراديوية لن يكون موجودًا إلا إذا تركت المادة تمامًا فقاعة النجم المغناطيسية القوية”. “وبعبارة أخرى، فإنه ناجم عن CME.”

قام تاسي والمؤلف المشارك في الدراسة فيليب زاركا، وهو باحث كبير في مرصد باريس، بتطوير تقنية التحليل الجديدة، التي تسمى التحليل الطيفي التداخلي الراديوي المتعدد الإرسال، أو RIMS. وقال تاسي إن ذلك يعتمد على الأطوال الموجية للضوء التي تم التقاطها من آلاف النجوم لمراقبتها وتحديد كيفية تغيرها بمرور الوقت.

وقال تاسي: “كانت الفكرة هي محاولة اكتشاف إشارات الراديو من النجوم والكواكب الخارجية”. “هذه تقنية مثالية لـ CMEs التي تتطور على فترات زمنية مدتها دقائق، لذلك تحتاج إلى مراقبة مستمرة وعالية الدقة للوقت.”

كانت الإشارة التي اكتشفها RIMS عبارة عن انفجار راديوي من النوع الثاني، مما يشير إلى أن الغاز الساخن كان ينجرف بعيدًا عن النجم إلى الفضاء. وقال كالينجهام إنه على عكس الدفقات الراديوية السريعة، وهي عبارة عن ومضات من الضوء مدتها مللي ثانية ذات أصول مشكوك فيها، فإن الدفقات الراديوية من النوع الثاني تحدث على مدار دقائق.

وقال كالينجهام: “إن عملية المسح تشفر كثافة المادة أثناء انتقال الانبعاث الإكليلي للخارج”. “لذا، لا يمكننا معرفة فقدان النجم للكتلة من خلال الانفجار الراديوي فحسب، بل يمكننا أيضًا تحديد المعلمات الفيزيائية مثل الكثافة.”

واستخدم الفريق بيانات من مهمة XMM-Newton التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، والتي تم إطلاقها في عام 1999، لقياس درجة حرارة النجم ودورانه وسطوعه من خلال الأشعة السينية.

وقال المؤلف المشارك في الدراسة ديفيد كونيجن، وهو طالب دكتوراه في المعهد الهولندي لعلم الفلك الراديوي، في بيان: “كنا بحاجة إلى حساسية وتردد LOFAR للكشف عن موجات الراديو”. “وبدون XMM-Newton، لم نكن لنتمكن من تحديد حركة الانبعاث الإكليلي أو وضعها في سياق شمسي، وكلاهما مهم لإثبات ما وجدناه. ولم يكن أي من التلسكوب وحده كافيًا، بل كنا بحاجة إلى كليهما.”

وقال كالينجهام إن اكتشاف الكتل الإكليلية المنبعثة من النجوم الأخرى قد ثبت أنه أمر صعب لأنها بعيدة جدًا بحيث لا يمكن مراقبة هذه الظاهرة مباشرة. وأضاف تاسي أنه على الرغم من ظهور تلميحات سابقة عن انبعاث كتل إكليلية من نجوم أخرى، إلا أنه يمكن تفسيرها في كثير من الأحيان من خلال أنشطة أخرى مثل التوهجات القوية، ولم تكن هناك اكتشافات محددة.

وقال ميش: “كانت الأدلة السابقة على وجود الانبعاث الإكليلي الإكليلي في النجوم الأخرى تتعلق بشكل أساسي بالمراحل الأولى من الحدث، عندما تنطلق البلازما لأول مرة من النجم”.

وقال كالينجهام إن استخدام تلسكوب حساس مثل LOFAR والبحث عن إشارة الراديو المنبهة مكّن من الاكتشاف المباشر.

وقال ميش إن توقيع الانبعاث يتطابق مع التوقيعات المعروفة للانفجارات الراديوية من النوع الثاني الصادرة عن الانبعاث الإكليلي الشمسي.

قال كيفن فرانس، الأستاذ المساعد وعالم الفيزياء الفلكية في جامعة كولورادو بولدر، إن الكشف الواضح عن انفجار راديوي نجمي من النوع الثاني كان مطلوبًا منذ فترة طويلة كمؤشر على انبعاث الكتلة الإكليلية من النجوم الأخرى. وقد قامت فرنسا بدراسة الانبعاث الكتلي الإكليلي لكنها لم تشارك في هذا البحث.

وكتب في رسالة بالبريد الإلكتروني: “يقدم هذا الاكتشاف أقوى دليل على الأرجح حتى الآن على أن هذه الظاهرة تحدث خارج النظام الشمسي”. “هذه الملاحظة، ونأمل أن تكون مشابهة لها، ستسمح لنا بفهم أفضل للحياة المبكرة العنيفة لهذه النجوم منخفضة الكتلة التي تشكل أكثر من 70٪ من جميع النجوم في درب التبانة.”

البحث عن الحياة

وقال كالينجهام إن النجوم القزمة الحمراء يمكن أن يكون لها مجالات مغناطيسية أقوى بأكثر من 1000 مرة من مجال شمسنا.

وتبلغ كتلة StKM 1-1262 نصف كتلة نجمنا، لكنه يدور أسرع 20 مرة ويتمتع بمجال مغناطيسي أقوى بنحو 300 مرة، وفقا للدراسة.

غالبًا ما يجد العلماء كواكب خارجية تدور حول هذه النجوم أكثر خفوتًا وبرودة وأصغر من شمسنا، وعلى مسافة أقرب من الكواكب الموجودة في نظامنا الشمسي، وفي بعض الأحيان تكمل مدارًا واحدًا في غضون أيام.

نظرًا لأن النجوم القزمة الحمراء أقل سطوعًا وأكثر برودة من نجمنا، فإن المنطقة الصالحة للسكن – المسافة من النجم حيث تكون الظروف على الكوكب دافئة بما يكفي لدعم الماء السائل على سطحه – أصغر بكثير، مما يعني أن الكواكب تتجمع بشكل أكثر إحكامًا حول النجوم الصغيرة.

لكن علماء الفلك تساءلوا منذ فترة طويلة عما إذا كانت التوهجات المنبعثة من النجوم القزمة الحمراء يمكن أن تضرب الكواكب بإشعاعات ضارة. إذا كان الكوكب يحتوي على مياه سائلة على سطحه، مما يعني أنه من المحتمل أن يكون صالحًا للحياة، فهو يتمتع أيضًا بغلاف جوي وقائي.

وقال كالينجهام إنه من غير المعروف حاليًا ما إذا كانت هناك أي كواكب تدور حول StKM 1-1262، ولكن بناءً على الأبحاث السابقة، يبدو أن كل نجم قزم أحمر تقريبًا يستضيف كوكبًا واحدًا على الأقل.

وكتب Callingham في رسالة بالبريد الإلكتروني: “إن المجال المغناطيسي الوقائي الموجود على الأرض لن يكون قادرًا على تحمل ضغط الانبعاث الإكليلي، مما يعرض غلافه الجوي مباشرة إلى الانبعاث الإكليلي (مما يؤدي إلى تجريده).” “لذلك، حتى لو كان الكوكب في المنطقة المثالية حول النجم، فسوف يختفي غلافه الجوي بسرعة، تاركًا خلفه صخرة قاحلة (نوعًا ما مثل المريخ).”

بعد ذلك، يريد الباحثون محاولة تحديد كيفية بناء هذه النجوم الصغيرة وإطلاق مثل هذه الطاقة الهائلة، كما قال تاس، ومعرفة التأثير الذي يمكن أن تحدثه الانبعاثات الكتلية الإكليلية المتكررة على الكواكب القريبة.

Callingham هو أيضًا رئيس مجموعة علوم مصفوفة الكيلومتر المربع في المعهد الهولندي لعلم الفلك الراديوي.

ستشمل مصفوفة الكيلومتر المربع، المتوقع اكتمالها في عام 2028، آلاف الأطباق وما يصل إلى مليون هوائي منخفض التردد لإنشاء أكبر تلسكوب راديوي في العالم، والذي يمكنه البحث عن المقذوفات الكتلية الإكليلية المنبعثة من نجوم أخرى.

وقال ميش: “هذه هي البداية فقط، ونأمل أن تكون بمثابة لمحة عما سيأتي”. “نأمل أن يكون هذا مصدر إلهام لدراسات المتابعة للتحقق من أن هذا هو ما نعتقده ولمزيد من وصف مدى تكرار مثل هذه الأحداث.”

قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.

لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com