عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.
يظهر الرسم التوضيحي نجمًا عملاقًا أحمر في نظام ثنائي مع ثقب أسود. | الائتمان: روبرت ليا (تم إنشاؤه باستخدام Canva)
باستخدام القمر الصناعي لمسح الكواكب الخارجية العابرة (TESS) التابع لناسا، استمع علماء الفلك إلى الأغنية الكونية للنجم العملاق الأحمر وهو يغني لرفيقه في الثقب الأسود. وكشفت الأغنية المتعلقة بالزلزال النجمي الذي درسه تيس، عن التاريخ المضطرب لهذا العملاق الأحمر، ملمحة إلى أنه اصطدم ذات مرة واندمج مع نجم آخر.
النجم العملاق الأحمر سريع الدوران، وهو مرحلة من الأجسام النجمية بحجم الشمس تدخل عندما تستنفد وقودها من أجل الاندماج النووي، وتسكن في النظام الثنائي Gaia BH2. يقع هذا النظام على بعد حوالي 3800 سنة ضوئية في كوكبة قنطورس، وقد تم اكتشاف هذا النظام بواسطة المركبة الفضائية غايا التي ترسم خرائط النجوم التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) في عام 2023.
استخدم فريق علماء الفلك TESS لمراقبة الزلازل النجمية التي تمتد عبر العملاق الأحمر Gaia BH2. مثلما يمكن استخدام الموجات الزلزالية لاستكشاف باطن الأرض، يمكن لعلماء الفيزياء الفلكية استخدام الزلازل النجمية للتحقيق تحت الطبقات السطحية للأجسام النجمية، وصولاً إلى قلبها.
وقال قائد الفريق دانييل هاي، العالم في معهد جامعة هاواي لعلم الفلك (IfA)، في بيان: “تمامًا كما يستخدم علماء الزلازل الزلازل لدراسة باطن الأرض، يمكننا استخدام التذبذبات النجمية لفهم ما يحدث داخل النجوم البعيدة”. “أخبرتنا هذه الاهتزازات بشيء غير متوقع عن تاريخ هذا النجم.”
النجم العملاق الأحمر أصغر سناً مما يبدو عليه
تفاجأ هاي وزملاؤه عندما ألقوا نظرة فاحصة على تركيبة هذا النجم العملاق الأحمر، ووجدوا أنه مليء بالعناصر الثقيلة، أو “غني بألفا”. وهذا شيء شائع لدى النجوم الأقدم. ومع ذلك، تشير الزلازل النجمية التي رصدها TESS إلى أن عمر النجم يبلغ 5 مليارات سنة فقط.
في السياق، لن يصل نجمنا، الشمس، البالغ من العمر 4.6 مليار سنة، إلى مرحلة العملاق الأحمر إلا عندما ينفد الهيدروجين في قلبه خلال حوالي 5 مليارات سنة.
وتابعت: “النجوم الشابة الغنية بألفا نادرة جدًا ومحيرة”. “إن الجمع بين الشباب والكيمياء القديمة يشير إلى أن هذا النجم لم يتطور بمعزل عن الآخر. ومن المحتمل أنه اكتسب كتلة إضافية من رفيق، إما من خلال الاندماج أو عن طريق امتصاص المواد عندما تشكل الثقب الأسود.”
وهذا ليس اللغز الوحيد الذي يحيط بهذا العملاق الأحمر أيضًا.
صورة لمجرة درب التبانة توضح موقع أول ثقبين أسودين اكتشفتهما جايا، بما في ذلك Gaia BH2 الذي يمتلك رفيقًا عملاقًا أحمر. | الائتمان: وكالة الفضاء الأوروبية/جايا/DPAC؛ CC BY-SA 3.0 IGO، CC BY-SA 3.0 IGO
وبمراقبة العملاق الأحمر باستخدام أدوات أرضية، وجد العلماء أنه يدور مرة واحدة كل 398 يومًا أرضيًا، وهو أسرع بكثير من العمالقة الحمراء المنعزلة ذات الأعمار المماثلة التي تدور عادةً. ويشير هذا الدوران السريع إلى حقيقة أنه ربما اندمج مع نجم آخر في تاريخه البعيد، أو أنه تفاعل ذات مرة مع النجم الضخم الذي مات ليولد رفيقه في الثقب الأسود.
وقال عضو الفريق جويل أونج، زميل ناسا هابل في IfA، في البيان: “إذا كان هذا الدوران حقيقيًا، فلا يمكن تفسيره من خلال دوران النجم وحده”. “لا بد أن النجم قد نشأ من خلال تفاعلات المد والجزر مع رفيقه، مما يدعم فكرة أن هذا النظام له تاريخ معقد.”
قام نفس الفريق أيضًا بالتحقيق في نظام ثقب أسود آخر اكتشفه جايا، يسمى Gaia BH3، ويقع على بعد 2000 سنة ضوئية فقط من الأرض. لدى Gaia BH3 نجم مصاحب قد يكون أكثر غرابة من العملاق الأحمر Gaia BH2.
ويتميز هذا النجم بخفته في العناصر الأثقل من الهيدروجين والهيليوم، والتي يسميها علماء الفلك “المعادن”. عادة، تظهر النجوم الفقيرة بالمعادن تذبذبات واضحة، لكنها غائبة في النجم الفقير للمعادن Gaia BH3.
يمكن للحركة النجمية لكل من Gaia BH2 وGaia BH3 أن تكشف المزيد عن الأنظمة الثنائية ذات الثقوب السوداء التي لا تتغذى بشكل نشط على رفاقها النجميين.
سيواصل الفريق مراقبة Gaia BH2 مع Gaia، على أمل إلقاء نظرة أفضل على الزلازل النجمية، مما قد يساعد في تأكيد اندماج سابق مع نجم آخر.
نُشر بحث الفريق في 13 نوفمبر في مجلة The Astronomical Journal.