اكتشف علماء الفلك خطوة مهمة في تكوين النجوم، غير معروفة حتى الآن، يمكن أن تنقذ النجوم الوليدة من تمزيق نفسها. وترتبط آلية الإنقاذ بـ”الرياح الكونية” التي تهب حول سحب من الغاز والغبار، وهذه السحب هي التي تنهار في النهاية لتشكل أجسامًا نجمية ساخنة وكثيفة. بالإضافة إلى ذلك، تمكنت الغيوم من إبطاء دوران هذه النجوم المتكونة.
فريق من العلماء بقيادة باحثين من معهد ماكس بلانك الفلك توصلت إلى هذا الاستنتاج من خلال إجراء ملاحظات على موجات الراديو لنجم شاب في سحابة كونية مظلمة تسمى CB26؛ انها تقع حوالي 460 سنة ضوئية من الأرض. ثم قاموا بدمج هذه الملاحظات مع مجموعة متنوعة من تقنيات التحليل، وفي نهاية المطاف، قاموا بتصميم نموذج لتدفق المادة حول CB26.
وربما كشفت النتائج كيف أن البعض النجوم شكل في انهيار الغاز سحاب دون أن يمزقهم الزخم الزاوي والدوران.
متعلق ب: تتألق الحضانة النجمية المرصعة بالنجوم في صورة تلسكوب هابل الجديدة
النجوم الرضع هم أسوأ أعدائهم
تولد النجوم عندما تنهار مناطق شديدة الكثافة من السحب الكونية تحت تأثير سحبها الخاصة جاذبية. تتكون هذه السحب في الغالب من الهيدروجين مع بعض الهيليوم وقليل من العناصر الأثقل، والتي يطلق عليها علماء الفلك اسم “المعادن”. وعندما تصل السحب إلى كثافة ودرجة حرارة معينة نتيجة هذا الانهيار، تحدث عملية تعرف باسم الاندماج النووي يتم تشغيله في الداخل. تعمل آلية الاندماج هذه على تحويل هيدروجين السحابة الذرات لذرات الهيليوم، تشكل كمية هائلة من الطاقة، وبالتالي يولد النجم.
ومع ذلك، فإن المشكلة الأساسية في هذه القصة هي أن سحب الغاز تدور نتيجة لامتلاكها زخمًا زاويًا، وتقول الفيزياء إنه يجب الحفاظ على الزخم الزاوي. ويقترن هذا بحقيقة أن قطر السحابة المتقلص (عندما تتحول إلى نجم يشبه الجرم السماوي) يعني أنها ستدور بسرعة أكبر حولها. وقت. يمكنك التفكير في الأمر على أنه المعادل الكوني لمتزلج على الجليد يسحب ذراعيه ليدور بشكل أسرع.
يؤدي الدوران بشكل أسرع أيضًا إلى توليد قوى طرد مركزي أكثر كثافة، مما يؤدي إلى تحريك المادة بعيدًا عن محور الدوران الموجود في مركز النجم المتشكل مما يؤدي إلى تمزيقها بشكل فعال. قد يكون هذا قاتلاً بالنسبة لنجم رضيع – أو “نجم أولي” – إذا تم قذف ما يكفي من المواد من مركز السحابة المنهارة ولم يتبق ما يكفي لتحفيز الاندماج النووي.
يطلق علماء الفلك على هذه المعضلة اسم مشكلة الزخم الزاوي لتكوين النجوم.
الإجابة تهب في مهب الريح
يعتقد العلماء أن أحد الحلول الممكنة لهذه المشكلة يتعلق بسقوط المادة في المنطقة الوسطى من السحابة المنهارة. من المحتمل أن تشكل هذه المادة قرصًا متراكمًا من الغاز والغبار حول النجم الأولي، مما يوفر له مادة إضافية ضرورية لتحفيز الاندماج النووي في حالة فقدان بعض المواد أثناء حالة الدوران السريع بأكملها.
يمكن أن تساعد أقراص التراكم أيضًا في حمل الزخم الزاوي بعيدًا عن النجوم الأولية. قد يحدث هذا لأنه أثناء دوران غاز الهيدروجين الموجود في الغاز المتراكم، يتم تسخينه. من هناك، الإلكترونات يتم تجريدها بعيدا عن البروتوناتمما يخلق بحرًا من الجسيمات المشحونة تسمى البلازما. حركة هذه الجزيئات تخلق حقل مغناطيسي في القرص التراكمي، والذي بدوره يؤثر على تدفق البلازما؛ حتى أن بعض البلازما تنجرف بعيدًا عبر خطوط المجال المغناطيسي. قد تصطدم هذه النقط الهاربة من البلازما في النهاية بمادة محايدة كهربائيًا، وتحمل المادة بعيدًا في “رياح قرصية” تحمل أيضًا بعضًا من الزخم الزاوي للمادة.
ويعتقد الخبراء أن فقدان الزخم الزاوي يبدأ في إيقاف دوران النجم الأولي المركزي، مما يقلل من قوى الطرد المركزي وربما يحل مشكلة الزخم الزاوي. لكن ما افتقرت إليه هذه الفرضية المعقولة حتى الآن هو الأدلة الرصدية.
ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنه، من وجهة نظرنا على الأرض، فإن القرص التراكمي الذي يدور حول نجم محلي ناشئ يكون صغيرًا للغاية.
بعد ذلك، وبعد 20 عامًا من بحث علماء الفلك عن مثل هذه الأدلة، تمكن لونهاردت وزملاؤه في عام 2009 من مراقبة تدفق المواد حول نجم شاب في CB26 – وهو أحد أقرب أنظمة الأقراص المعروفة حول نجم أولي. هوائيات تسمى مقياس التداخل Plateau de Bure، والتي تعمل معًا بمثابة تلسكوب راديوي ضخم واحد قادر على اكتشاف خصائص الانبعاث حتى للجزيئات الفردية. ومن خلال التركيز على انبعاثات أول أكسيد الكربون، رأى الفريق تغيرًا في الضوء يدل على الحركة بعيدًا عن الأرض – وهو ما يسمى تمدد الأطوال الموجية الانزياح الأحمر – وضغط الأطوال الموجية نحو أرض – تحول الأزرق.
أظهر هذا أن الغاز الموجود في هذا القرص التراكمي يوضح نوع الحركة المميزة لـ “رياح القرص” الدوارة للجزيئات التي تحمل الزخم الزاوي بعيدًا – الخارجة من القرص مثل إعصار ملتوي. لكن ما لم يتمكن لونهاردت وزملاؤه من تحديده من خلال مجموعة القياسات هذه في عام 2009، هو مدى بعد الرياح التي تحمل المادة من النجم الشاب المركزي. هذا الجزء هو المفتاح لفهم ما إذا كانت الرياح قادرة على إزالة ما يكفي من الزخم الزاوي من النجم المتشكل لمنعه من التمزيق.
القصص الأخيرة:
– يبدو أن النجوم تنظم كتلتها أثناء التكوين
– قد تشكل ذرات المادة المظلمة مجرات غامضة مع تكوين النجوم السريع
– لماذا الفضاء مظلم للغاية رغم أن الكون مليء بالنجوم؟
في هذا البحث الجديد، أجرى لونهاردت وفريقه المزيد من الملاحظات لنظام قرص التراكم ونجمه الأولي بدقة أعلى بكثير. وقد تم تحقيق ذلك من خلال تكوين هوائيات الراديو الخاصة بمرصد Plateau de Bure لتكون أبعد بكثير مما كانت عليه خلال عمليات الرصد الأولى للفريق. كما طبق الباحثون مخططًا متطورًا للنمذجة للتمييز بين مساهمات المادة من القرص والمواد القادمة من رياح القرص.
وقد أتاح لهم ذلك قياس أبعاد تدفق المادة المخروطي الشكل بالقرب من القرص لأول مرة؛ ووجدوا أن القطر عند قاعدة التدفق الخارجي كان حوالي 3 أضعاف المسافة بين الأرض و نبتون. هذا حوالي 8.1 مليار ميل. ما يعنيه هذا هو أن الرياح القرصية واسعة بما يكفي لتحمل قدرًا كبيرًا من الزخم الزاوي، وبالتالي فهي قادرة على حماية النجوم الأولية من تمزيق نفسها.
يعتزم الفريق الآن التحقيق في هذا النجم الأولي في CB26، وربما باستخدام مقياس التداخل Plateau de Bure الذي تمت ترقيته. تمت إعادة تسمية المرصد منذ ذلك الحين إلى Noema ولديه عدد هوائي مضاعف يبلغ 12.
نُشر بحث الفريق في 17 أكتوبر في المجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية.