حقوق الصورة: NRAO
يستفيد الفلكيون الذين يستخدمون التلسكوب الراديوي ذي الصفيف الكبير للغاية (VLA) التابع لمؤسسة العلوم الوطنية من فرصة لمرة واحدة في العمر لمشاهدة نجم قديم يعود فجأة إلى نشاط جديد بعد أن يقترب من نهاية حياته الطبيعية. وأجبرتهم نتائجهم المفاجئة على تغيير أفكارهم حول كيفية قيام مثل هذا النجم القزم الأبيض القديم بإعادة إشعال فرنه النووي من أجل انفجار نهائي واحد للطاقة.
تنبأت المحاكاة الحاسوبية بسلسلة من الأحداث التي ستتبع إعادة اشتعال تفاعلات الانصهار ، لكن النجم لم يتبع النص - تحركت الأحداث بسرعة 100 مرة أسرع من المحاكاة المتوقعة.
قال ألبرت زيجلسترا ، من جامعة مانشستر بالمملكة المتحدة: "لقد أنتجنا الآن نموذجًا نظريًا جديدًا لكيفية عمل هذه العملية ، وقدمت ملاحظات VLA أول دليل يدعم نموذجنا الجديد". قدم Zijlstra وزملاؤه نتائجهم في عدد 8 أبريل من مجلة Science.
درس الفلكيون نجمة تعرف باسم V4334 Sgr في كوكبة القوس. يُعرف باسم "كائن ساكوراي" ، بعد عالم الفلك الياباني الهواة يوكيو ساكوراي ، الذي اكتشفه في 20 فبراير 1996 ، عندما انفجر فجأة في سطوع جديد. في البداية ، اعتقد الفلكيون أن الانفجار كان انفجارًا شائعًا لنوفا ، ولكن أظهرت دراسة أخرى أن جسم ساكوراي لم يكن شائعًا.
النجم هو قزم أبيض قديم نفد وقود الهيدروجين لتفاعلات الاندماج النووي في قلبه. يعتقد علماء الفلك أن بعض هذه النجوم يمكن أن تخضع لانفجار نهائي في الاندماج في غلاف من الهيليوم يحيط بنواة من النوى الثقيلة مثل الكربون والأكسجين. ومع ذلك ، فإن انفجار جسم ساكوراي هو أول انفجار من نوعه يشهده العصر الحديث. قد تكون الفوارق النجمية التي لوحظت في 1670 و 1918 سببها نفس الظاهرة.
يتوقع علماء الفلك أن تصبح الشمس قزمًا أبيض في حوالي خمسة مليارات سنة. القزم الأبيض هو قلب كثيف غادر بعد انتهاء حياة النجم الطبيعية التي تعمل بالاندماج. تزن ملعقة صغيرة من مادة قزم بيضاء حوالي 10 أطنان. يمكن للأقزام البيضاء أن تصل كتلتها إلى 1.4 مرة من كتلة الشمس ؛ تنهار النجوم الأكبر في نهاية حياتهم إلى نجوم نيوترونية أكثر كثافة أو ثقوب سوداء.
أشارت عمليات المحاكاة الحاسوبية إلى أن الحمل الحراري (أو "الغليان") سيجلب الهيدروجين من الغلاف الخارجي للنجم إلى غلاف الهيليوم ، مما يؤدي إلى وميض قصير من الاندماج النووي الجديد. سيؤدي هذا إلى زيادة مفاجئة في السطوع. اقترحت نماذج الكمبيوتر الأصلية سلسلة من الأحداث التي يمكن ملاحظتها والتي ستحدث على مدى بضع مئات من السنين.
قال زيجلسترا: "مر جسم ساكوراي خلال المراحل الأولى من هذا التسلسل في غضون بضع سنوات فقط - أسرع 100 مرة مما كنا نتوقع - لذا كان علينا مراجعة نماذجنا".
توقعت النماذج المنقحة أن النجم يجب أن يسخن بسرعة ويبدأ في تأين الغازات في المنطقة المحيطة به. قال زيلسترا "هذا ما نراه الآن في ملاحظاتنا الأخيرة لـ VLA".
"من المهم فهم هذه العملية. قام جسم ساكوراي بإخراج كمية كبيرة من الكربون من قلبه الداخلي إلى الفضاء ، سواء في شكل غاز أو حبيبات الغبار. سوف تجد هذه طريقها إلى مناطق الفضاء حيث تتشكل النجوم الجديدة ، وقد تصبح حبيبات الغبار مدمجة في كواكب جديدة. بعض حبيبات الكربون الموجودة في نيزك تظهر نسب نظيرية مماثلة لتلك الموجودة في جسم ساكوراي ، ونعتقد أنها ربما تكون قد جاءت من مثل هذا الحدث. تشير نتائجنا إلى أن هذا المصدر للكربون الكوني قد يكون أكثر أهمية مما توقعنا من قبل.
يواصل العلماء مراقبة كائن ساكوراي للاستفادة من الفرصة النادرة للتعرف على عملية إعادة الاشتعال. إنهم يقومون بملاحظات VLA جديدة هذا الشهر فقط. تتوقع نماذجهم الجديدة أن النجم سوف يسخن بسرعة كبيرة ، ثم يبرد ببطء مرة أخرى ، ويبرد مرة أخرى إلى درجة حرارته الحالية حوالي عام 2200. ويعتقدون أنه ستكون هناك حلقة إعادة تسخين أخرى قبل أن يبدأ التبريد النهائي إلى جمرة نجمي.
عملت Zijlstra مع Marcin Hajduk من جامعة مانشستر وجامعة نيكولاس كوبرنيكوس ، تورون ، بولندا ؛ فالك هيرويغ من مختبر لوس ألاموس الوطني ؛ بيتر أ. فان هوف من جامعة كوين في بلفاست والمرصد الملكي في بلجيكا ؛ فلوريان كيربر من المرصد الجنوبي الأوروبي في ألمانيا ؛ ستيفان كايمسفينجر من جامعة إنسبروك ، النمسا ؛ دون بولاك من جامعة كوين في بلفاست ؛ أنيرين إيفانز من جامعة كيلي في ستافوردشاير ، المملكة المتحدة ؛ خوسيه لوبيز من جامعة المكسيك الوطنية المستقلة في إنسينادا ؛ ميفانوي برايس من مرصد بنك جودريل في المملكة المتحدة ؛ ستيوارت بي إس Eyres من جامعة سنترال لانكشاير في المملكة المتحدة ؛ وميكاكو ماتسورا من جامعة مانشستر.
المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي هو مرفق تابع لمؤسسة العلوم الوطنية ، ويتم تشغيله بموجب اتفاقية تعاون من قبل Associated Universities، Inc.
المصدر الأصلي: NRAO News Release
