للمرة الأولى، درس علماء الفلك نجمًا ميتًا يجلس في قلب مقبرة كونية تضم أجسامًا نجمية مماثلة في العمر.
وتقع البقايا النجمية، وهي قزم أبيض، في وسط سحابة من الحطام النجمي والغاز والغبار الذي يطلق عليه علماء الفلك السديم الكوكبي. وهي تقع في العنقود النجمي المفتوح ميسييه 37، الذي يبعد حوالي 4500 سنة ضوئية عن الأرض. دراسة هذا القزم الأبيض والمناطق المحيطة به لا تكشف فقط عن كيفية موته، كما هو الحال تقريبًا عند فحص مسرح جريمة كونية، ولكنها قد تعطي أيضًا لعلماء الفلك لمحة عما سيبدو عليه نظامنا الشمسي بعد حوالي 5 مليارات سنة.
وذلك لأنه عندما ينفد الوقود من الشمس لعمليات الاندماج النووي الجوهرية، فإنها سوف تنتفخ لتصبح عملاقًا أحمر. ستبتلع طبقاته الخارجية المنتفخة بعد ذلك الكواكب الداخلية، بما في ذلك الأرض. بعد ذلك، عندما تنتشر قشرتها المكونة من المواد النجمية وتبرد، ستصبح الشمس سديمًا كوكبيًا – والذي ليس له علاقة بالكواكب على الإطلاق – وسيتحول قلبها إلى قزم أبيض باهت.
ميسييه 37 على شكل فراشة مفتوح مجموعة من النجوم; يُعتقد أن النجوم الموجودة بداخلها قد ولدت من نفس السحابة الكثيفة الواسعة من الغاز والغبار في نفس الوقت تقريبًا. وهذا يعني أنه من خلال دراسة نجم ميت في هذه المجموعة، يمكن للعلماء الحصول على صورة أفضل لكيفية تطور وموت النجوم من نفس العمر (ولكن بكتل مختلفة).
وبهذه الطريقة، تكون العناقيد المفتوحة بمثابة المختبر الكوني المثالي لاختبار نظريات تطور النجوم.
متعلق ب: تكشف البيانات الجديدة لتلسكوب جايا عن “منجم ذهب” يضم أكثر من 500 ألف نجم غير مكتشف وغير ذلك الكثير
النجوم الضخمة تعيش بسرعة وتموت صغيرة
حتى الآن، اكتشف علماء الفلك فقط ثلاث مجموعات نجمية مفتوحة تحتوي على سدم كوكبية، ولم تتم دراسة النجوم القزمة البيضاء المدفونة في قلوب هذه المقابر النجمية مطلقًا. قبل الآن، هذا هو.
يقول كلاوس فيرنر، قائد فريق الدراسة والأستاذ بجامعة توبنغن: “إن النجوم الموجودة في العنقود كلها لها نفس العمر، وهذا له أهمية خاصة للفيزياء الفلكية”. قال في بيان. “كلما كان النجم أكثر ضخامة، كلما كان استهلاكه لوقوده النووي أسرع عن طريق دمج الهيدروجين في الهيليوم. لذا فإن عمره أقصر ويتطور إلى قزم أبيض بشكل أسرع.”
جزء من العملية النجمية التي لم يتم فهمها بشكل كامل بعد هو المعدل الذي تفقد به النجوم كتلتها قبل أن تصل إلى مراحل الأقزام البيضاء، وتسمى العلاقة بين كتلة ولادة النجم وكتلة الموت بـ “علاقة الكتلة الأولية والنهائية”. بمعنى آخر، يمكن أن ترتبط كتلة القزم الأبيض مباشرة بكتلة النجم الذي مات لتكوينه. تفقد النجوم مثل شمسنا ما يقل قليلاً عن نصف كتلتها بحلول الوقت الذي تتطور فيه إلى أقزام بيضاء. وأوضح فيرنر أن النجوم التي تبلغ كتلتها ثمانية أضعاف كتلة الشمس تفقد حوالي 80% من كتلتها. “إن البيانات المستمدة من الأقزام البيضاء الصغيرة جدًا ذات قيمة خاصة، لأن هذه هي النجوم المركزية للسدم الكوكبية”.
وأضاف فيرنر أنه لم تتم دراسة أي من النجوم المركزية الميتة للسدم الكوكبية من قبل لأنها كلها بعيدة جدًا، وباعتبارها أقزامًا بيضاء، فهي أيضًا باهتة جدًا. قام الفريق بتصحيح هذا الأمر من خلال تدريب أحد أكبر التلسكوبات على الكوكب -Gran Telescopio Canarias في جزيرة لا بالما في جزر الكناري- في المقبرة الكونية في ميسييه 37.
ثم قاموا بتقييم ناتج الضوء الصادر عن القزم الأبيض، وحددوا أن كتلته تبلغ حاليًا حوالي 85% من كتلة الشمس. يشير هذا إلى أن النجم الذي مات ليترك وراءه هذه البقايا النجمية كانت كتلته تعادل 2.8 مرة كتلة الشمس. ويعني ذلك أيضًا، بحسب فيرنر، أن النجم فقد 70% من مادته خلال حياته.
قصص ذات الصلة:
– جسم كوني غريب تم تحديده على أنه بقايا نجم ميت منفجر
– لا تزال المئات من بقايا المستعر الأعظم مخفية في مجرتنا. يريد هؤلاء الفلكيون العثور عليهم
– “النجوم الأشباح” تطارد مركز مجرة درب التبانة. الآن نحن نعرف السبب
بالإضافة إلى ذلك، تمكن الفريق من تحديد التركيب الكيميائي للقزم الأبيض في ميسييه 37، ووجد أنه يفتقر بشكل غريب إلى الهيدروجين على سطحه. يشير هذا إلى أنها كانت متورطة في شكل من أشكال الأحداث العنيفة في ماضيها، مثل انفجار قصير من الاندماج النووي، وهو أمر قد تتعرض له الأقزام البيضاء عند تجريد المواد من رفيق ثنائي وسحبها أقرب.
يعد الفهم الأفضل لعلاقة الكتلة الأولية والنهائية أمرًا حيويًا لفك تشفير المدة التي سيعيشها النجم، وما إذا كانت مرحلته النهائية ستكون قزمًا أبيض، أو نجمًا نيوترونيًا، أو ربما ثقبًا أسود. يمكن أن تساعد العلاقة أيضًا في تحديد ما إذا كان النجم في سكرات موته سيثير مستعرًا أعظم، وبالتالي ينشر كل المواد التي شكلها خلال حياته إلى الكون. ستصبح هذه المادة بعد ذلك اللبنات الأساسية للجيل القادم من النجوم.
وخلص فيرنر إلى أن “أجيال جديدة من النجوم تتشكل من المادة المقذوفة، المخصبة بالعناصر الثقيلة كناتج للتفاعلات النووية”. “هذا ما يعتمد عليه التطور الكيميائي للمجرات – وفي نهاية المطاف الكون بأكمله -.”
نُشر بحث الفريق في 11 أكتوبر في المجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية.