قام العلماء بتصوير ثمانية أجسام خافتة تصاحب النجوم الساطعة جدًا ضمن كتالوج بيانات جايا مباشرةً، بما في ذلك ما يسمى بـ “النجوم الفاشلة”، والمعروفة أيضًا باسم الأقزام البنية.
تم التعرف على النجوم ورفاقهم في الأصل من بين ملايين النجوم الموجودة في كتالوج غايا. وقد تم اعتبارها مثالية لمتابعة التحقيقات باستخدام أداة GRAVITY الأرضية، وهو مقياس تداخل متقدم للأشعة تحت الحمراء القريبة يقع في التلسكوب الكبير جدًا (VLT) على قمة سيرو بارانال في تشيلي. من خلال الجمع بين ضوء الأشعة تحت الحمراء من التلسكوبات المتعددة، وهي عملية تسمى قياس التداخل، حققت GRAVITY بالفعل أول مراقبة مباشرة لكوكب خارج المجموعة الشمسية، أو “كوكب خارجي”.
وفي متابعة ملاحظات غايا، رصدت GRAVITY مباشرة إشارات ضوئية من رفاقها حول النجوم الثمانية الساطعة، سبعة منها كانت أجسامًا نظرية، لم يتم اكتشافها حتى الآن.
ثلاثة من الأجسام المصاحبة هي نجوم صغيرة وباهتة، والخمسة الأخرى هي أقزام بنية. تتشكل الأخيرة مثل النجوم ولها كتلة أكبر من الكواكب الغازية العملاقة، لكن ليس لديها كتلة كافية لتحفيز اندماج الهيدروجين مع الهيليوم في قلوبها كما تفعل نجوم التسلسل الرئيسي. ومن هنا يأتي لقبهم “النجوم الفاشلة”.
متعلق ب: هل يمكن أن تحتوي النجوم القريبة على كواكب خارجية صالحة للحياة؟ ويأمل مرصد شاندرا للأشعة السينية التابع لناسا في معرفة ذلك
يدور أحد الأقزام البنية، الذي رصدته GRAVITY، حول نجمه الأم على مسافة تساوي تقريبًا المسافة بين الأرض والشمس. وهذه هي المرة الأولى التي يُرى فيها أحد هذه النجوم الفاشلة بشكل مباشر بالقرب من نجمه المضيف.
وقال توماس وينترهالدر، قائد الفريق والعالم في المرصد الجنوبي الأوروبي (ESO)، في بيان: “لقد أثبتنا أنه من الممكن التقاط صورة لرفيق خافت، حتى عندما يدور بالقرب من مضيفه اللامع”. “يسلط هذا الإنجاز الضوء على التآزر الرائع بين Gaia وGRAVITY. فقط Gaia يمكنها تحديد مثل هذه الأنظمة الضيقة التي تستضيف نجمًا ومرافقًا “خفيًا”، ومن ثم يمكن لـ GRAVITY أن تتولى تصوير الجسم الأصغر والأكثر خفوتًا بدقة غير مسبوقة.”
يراعة على منارة
إن المراقبة المباشرة للأجسام الخافتة مثل النجوم الصغيرة الخافتة أو الأقزام البنية حول النجوم الساطعة ليس بالأمر السهل. في الواقع، فإن اكتشاف إشاراتها الضوئية يشبه رؤية ضوء يراعة تجلس على منارة مضيئة. ومن المفهوم أن أي محاولة لتصوير ضوء اليراع يتلاشى بسبب ضوء المنارة الأكثر سطوعًا، وينطبق الشيء نفسه على النجوم الساطعة ورفاقها الخافتة.
في حين أن جايا لا تستطيع اكتشاف المرافقين الخافتين لهذه النجوم بشكل مباشر، إلا أن التلسكوب الفضائي كان قادرًا على استنتاج وجودهم. وذلك لأنه عندما يدور قزم بني، أو نجم صغير بشكل عام، حول نجم أكبر وأكثر سطوعًا، فإن جاذبيته تسحب النجم الأم وهذا يسبب “تمايلًا” في حركة النجم الأكبر والأكثر سطوعًا.
عندما “يتأرجح” هذا النجم بعيدًا عن الأرض (وغايا)، يمتد الطول الموجي للضوء، مما يؤدي إلى تحويله نحو الطرف الأحمر من الطيف الكهرومغناطيسي. على العكس من ذلك، عندما يتأرجح باتجاه الأرض، يتم تقصير الأطوال الموجية للضوء، مما يؤدي إلى تحويل الضوء نحو الطرف الأزرق من الطيف الكهرومغناطيسي.
يشبه تأثير الانزياح الأحمر والانزياح الأزرق تأثير دوبلر، وهي الظاهرة التي تؤثر على الموجات الصوتية على الأرض. على سبيل المثال، عندما تنطلق سيارة إسعاف نحوك مع انطلاق صفارة الإنذار، يتم ضغط الموجات الصوتية، وتكون صفارة الإنذار أعلى درجة، على غرار التحول الأزرق. عندما تمر بك سيارة الإسعاف، تمتد الأطوال الموجية للصوت، وتكون صفارة الإنذار منخفضة الطبقة، تمامًا مثل الانزياح الأحمر للضوء من النجم أثناء تحركه بعيدًا.
يعد تأثير الانزياح الأحمر والتحول الأزرق صغيرًا، لكن غايا حساسة بما يكفي لرصده. تقع النجوم المرافقة الصغيرة لهذه النجوم في عينة جايا على زوايا انفصال صغيرة عن النجوم الساطعة الأصلية تبلغ بضع عشرات من المللي ثانية قوسية، وهو ما يعادل حجم الربع تقريبًا عند النظر إليها من مسافة حوالي 62 ميلًا (100 كيلومتر).
وأوضح توماس: “في ملاحظاتنا، تعمل بيانات جايا كنوع من الإشارات”. “جزء السماء الذي يمكننا رؤيته باستخدام GRAVITY صغير جدًا، لذا نحتاج إلى معرفة أين ننظر. تعد قياسات Gaia الدقيقة التي لا مثيل لها لحركات النجوم ومواقعها ضرورية لتوجيه أداتنا إلى الاتجاه الصحيح في السماء. “
ساعد التعاون بين Gaia وGRAVITY الفريق على تجاوز مجرد اكتشاف هؤلاء الرفاق. كما مكنت مجموعتي البيانات الفريق من فصل كتل النجوم وكتل الرفاق. بالإضافة إلى ذلك، فإن قياس الاختلافات في الأطوال الموجية للضوء من النجوم والأجسام المصاحبة لها، بالإضافة إلى دمج هذه المعلومات مع تقديرات الكتلة المذكورة أعلاه، سمح للفريق باستنتاج الأعمار من الصحابة.
وكشف هذا أن الأقزام البنية كانت أقل سطوعًا مما كان متوقعًا في العصور والكتل المرصودة، مما يعني أن هذه الأجسام نفسها يمكن أن تدور حول رفيق آخر أصغر حجمًا وحتى خافتًا، وربما حتى أقمار خارجية بعيدة المنال.
قصص ذات الصلة:
– ستكشف مجموعة جديدة من بيانات Gaia عن الماضي والمستقبل المظلم لمجرة درب التبانة
– الكوكب الغريب المكتشف حديثًا لديه اندماج نووي في قلبه
– تكتشف المركبة الفضائية غايا التي ترسم خرائط النجوم زوجًا من الكواكب الشبيهة بالمشتري
تعني قوة فريق علامة Gaia-GRAVITY أن العلماء سيتمكنون قريبًا من استخدام هاتين الأداتين لتصوير رفاق أصغر حجمًا حول النجوم الساطعة، أي الكواكب الخارجية.
“إن القدرة على استخلاص الحركات الصغيرة للأزواج القريبة في السماء هي ميزة فريدة لمهمة غايا. وسيحتوي الكتالوج التالي، الذي سيتم إتاحته كجزء من الإصدار الرابع للبيانات (DR4)، على مجموعة أكثر ثراءً من وقال عالم غايا في وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) يوهانس سهلمان: “النجوم ذات رفاق محتملين أصغر”. “هذه النتيجة تفتح آفاقا جديدة في البحث عن الكواكب في مجرتنا وتعدنا بلمحات عن عوالم بعيدة جديدة.”
نُشر بحث الفريق في 10 يونيو في مجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية.