تخفي بعض النجوم “الميتة” ينابيع سماوية للشباب تحت أسطحها

الأقزام البيضاء هي النجوم التي ستُترك عندما “تموت” نجوم مثل الشمس، وتحترق في الفضاء كجمرات نجمية باردة.

أشارت الملاحظات الأخيرة إلى أن بعض هذه الجثث النجمية قد تستغرق وقتًا أطول لتبرد مما كان متوقعًا في السابق. وهذا يعني أن الأقزام البيضاء قد يكون لديها وسيلة لتوليد الطاقة بعد “موتها”، وهو ما يتحدى الصورة الكلاسيكية عن كونها نجوم ميتة خاملة. ونتيجة لذلك، قد يكون عمر بعض الأقزام البيضاء أكبر بمليارات السنين مما هو مقدر حاليًا.

ومن خلال تحليل البيانات الواردة من مهمة غايا الفضائية في عام 2019، اكتشف العلماء مجموعة من الأقزام البيضاء التي يبدو أنها توقفت عن التبريد لمليارات السنين. الآن، يعتقد فريق من الباحثين بقيادة أنطوان بيدارد من جامعة وارويك وسيمون بلوين من جامعة فيكتوريا أنهم يعرفون الآلية التي تكمن وراء هذا الاكتشاف المحير.

متعلق ب: بالنسبة لهذا النجم الميت، 72 عامًا هي يوم أرضي واحد

ينبوع الشباب النجمي

تولد الأقزام البيضاء عندما تستنفد النجوم التي تمتلك نفس كتلة الشمس تقريبًا إمدادات الوقود اللازمة للاندماج النووي في قلبها. يتكون هذا العرض من أخف عنصر في الكون: الهيدروجين. نهاية الاندماج، المعروف أيضًا باسم تحويل الهيدروجين إلى الهيليوم، في قلب النجم تقطع أيضًا الطاقة التي اندفعت إلى الخارج وتحمي النجم من الانهيار تحت جاذبيته لمليارات السنين في كثير من الأحيان.

تتمزق الطبقات الخارجية للنجم، التي لا يزال يحدث فيها الاندماج النووي، بسبب الجاذبية. “تنفخ” هذه الطبقات عشرات أو حتى مئات المرات من نصف القطر الأصلي للنجم خلال ما يعرف بمرحلة العملاق الأحمر من حياة النجم. في نهاية المطاف، تتفرق هذه الطبقات المحيطة، تاركة وراءها قلب النجم البارد والمستنفد على شكل قزم أبيض.

بالنسبة للشمس، سيبدأ هذا التحول بعد حوالي 5 مليارات سنة؛ ستشهد مرحلة العملاق الأحمر لنجمنا تضخمًا إلى نصف قطر المريخ. خلال هذا الوقت، ستبتلع الشمس الكواكب الداخلية، بما في ذلك الأرض. 97% من النجوم في مجرة ​​درب التبانة ستخضع لنفس العملية الأساسية لتصبح أقزامًا بيضاء.

وكان العلماء قد اعتبروا سابقًا أن الأقزام البيضاء ذات الوقود النووي المستنفد تمثل المراحل النهائية الخاملة تقريبًا للنجوم الأصغر. لقد تم الافتراض أنه داخل قلوبهم، تتجمد البلازما التي كانت في السابق مادة نجمية مشتعلة ومضطربة صلبة حيث لم تعد الحرارة تنتج. وهذا من شأنه أن يؤدي إلى تجمد الأقزام البيضاء من الداخل إلى الخارج على مدار مليارات السنين.

يعتقد بيدارد وزملاؤه أنه بالنسبة لبعض الأقزام البيضاء، لا تتجمد البلازما الكثيفة من الداخل إلى الخارج. لقد اكتشفوا ينبوعًا سماويًا للشباب، إذا جاز التعبير، يكمن تحت قذائف بعض هذه النجوم.

داخل هذه الأقزام البيضاء التي تتحدى الزمن، يتم إنشاء بلورات صلبة عندما يبرد النجم الميت – بلورات يمكن أن تطفو على سائل أكثر كثافة.

وبينما تطفو هذه المادة الصلبة إلى الأعلى، يقول الفريق إنها تحل محل المادة السائلة التي تتحرك إلى الأسفل. يؤدي نقل المواد الأثقل نحو قلوب هذه الأقزام البيضاء إلى إطلاق طاقة الجاذبية. ويمكن تحويل هذه الطاقة إلى حرارة، وبالتالي إيقاف عملية التبريد لمليارات السنين.

وقال بيدارد في بيان: “هذا التفسير يتطابق مع جميع الخصائص الرصدية لمجموعة الأقزام البيضاء غير العادية”. “هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها ملاحظة آلية النقل هذه في أي نوع من النجوم، وهو أمر مثير: لا نكتشف كل يوم ظاهرة فيزيائية فلكية جديدة تمامًا!”

أحد الأسئلة الكبيرة التي أثارها اكتشاف الأقزام البيضاء التي توقف عمليات التبريد الخاصة بها هو ما الذي يجعلها مختلفة عن نظيراتها “الميتة” في حد ذاتها. تلك هي الأقزام البيضاء الرائعة تمامًا كما هو متوقع.

وأوضح بلوين أن “الاختلاف يرجع على الأرجح إلى تركيبة النجم”. “تتشكل بعض النجوم القزمة البيضاء نتيجة اندماج نجمين مختلفين. وعندما تصطدم هذه النجوم لتشكل القزم الأبيض، فإنها تغير تركيبة النجم بطريقة يمكن أن تسمح بتكوين بلورات عائمة.”

قصص ذات الصلة:

– يقوم تلسكوب جيمس ويب الفضائي باكتشاف نادر لكوكبين خارجيين يدوران حول نجوم ميتة

– النجم النابض القزم الأبيض سريع الدوران، وهو الثاني الذي نكتشفه على الإطلاق، يلقي الضوء على كيفية تطور النجوم

– موت المستعرات الأعظم للنجوم القزمة البيضاء قد ينفجر مثل قنبلة نووية

حاليًا، عندما ينظر العلماء إلى الأقزام البيضاء، فإنهم يفترضون أنه كلما كان الأقزام البيضاء أكثر برودة، كلما كان أقدم. ومع ذلك، فإن تأخير التبريد الذي تعاني منه هذه الأقزام البيضاء الغريبة، قد يعني أن درجات الحرارة لديها تجعلها تبدو أصغر سنا بكثير مما هي عليه في الواقع.

وبالتالي، فإن اكتشاف هذه الأقزام البيضاء التي تتحدى الزمن والآلية التي تستخدمها باعتبارها “ينبوعًا للشباب” قد يعيد في الواقع تعريف الطريقة التي يقوم بها علماء الفلك بتأريخ النجوم بشكل عام.

وقال بيدارد: “إن آلية النقل التي اكتشفناها تعني أن بعض الأقزام البيضاء كانت مشرقة مثل النجوم “العادية” لمليارات السنين”. “وهذا يعقد عملية تحديد العمر واستخدامنا للأقزام البيضاء لإعادة بناء تشكيل مجرتنا.”

نُشر بحث الفريق في 6 مارس في مجلة Nature.