هابل يعيد النظر في لغز نوفا الذي دام 40 عامًا لنجم غريب

يُظهر هذا المفهوم الفني نظام المستعر HM Sagittae (HM Sge)، حيث يقوم نجم قزم أبيض بسحب المواد من رفيقه العملاق الأحمر. يشكل هذا قرصًا ساخنًا مشتعلًا حول القزم، والذي يمكن أن يتعرض بشكل غير متوقع لانفجار نووي حراري عفوي حيث يزداد كثافة سقوط الهيدروجين من العملاق الأحمر ويصل إلى نقطة التحول. تعتبر هذه الألعاب النارية بين النجوم المصاحبة رائعة لعلماء الفلك من خلال تقديم نظرة ثاقبة لفيزياء وديناميكيات تطور النجوم في الأنظمة الثنائية. حقوق الصورة: ناسا، وكالة الفضاء الأوروبية، ليا هوستاك (STScI)

تلسكوب هابل يعيد النظر في نظام نجمي لا يزال ساخنًا بشكل غير عادي

إذا تمكنا من النظر إلى الهيكل الحلزوني الرائع لكوكبنا درب التبانة المجرة من أعلى بكثير، وضغط ملايين السنين في ثوان، فسنرى رشقات نارية قصيرة من الضوء، مثل ومضات الكاميرات التي تنفجر في حدث في الملعب. هذه هي المستعرات، حيث يوجد نجم محترق، أ قزم ابيض، يبتلع الغاز من رفيقه العملاق الأحمر المتضخم الذي يدور حوله. أحد أغرب هذه الأحداث حدث في عام 1975، عندما أصبح المستعر المسمى HM Sagittae أكثر سطوعًا بمقدار 250 مرة. لم يتلاشى أبدًا كما تفعل المستعرات عادةً، لكنه حافظ على سطوعه لعقود من الزمن. تظهر أحدث ملاحظات هابل أن النظام أصبح أكثر سخونة، ولكن من المفارقة أنه تلاشى قليلاً.

صورة تلسكوب هابل الفضائي للنجم التكافلي ميرا HM Sge. تقع على بعد 3400 سنة ضوئية في كوكبة الساقية، وتتكون من عملاق أحمر وقزم أبيض مصاحب. النجوم قريبة جدًا من بعضها البعض بحيث لا يمكن لـ Hubble حلها. تنزف المادة من العملاق الأحمر وتسقط على القزم، مما يجعلها مشرقة للغاية. اندلع هذا النظام لأول مرة على شكل مستعر في عام 1975. والضباب الأحمر دليل على الرياح النجمية. يبلغ عرض السديم حوالي ربع سنة ضوئية. حقوق الصورة: ناسا، وكالة الفضاء الأوروبية، رافي سانكريت (STScI)، ستيفن جولدمان (STScI)، جوزيف ديباسكال (STScI)

تلسكوب هابل الفضائي يجد مفاجآت حول نجم انفجر قبل 40 عامًا

أعاد علماء الفلك النظر في أحد أغرب أنظمة النجوم الثنائية في مجرتنا – بعد 40 عامًا من ظهوره على الساحة باعتباره مستعرًا ساطعًا وطويل العمر – باستخدام بيانات جديدة من ناساتلسكوب هابل الفضائي ومرصد SOFIA المتقاعد (مرصد الستراتوسفير لعلم الفلك بالأشعة تحت الحمراء) بالإضافة إلى بيانات أرشيفية من بعثات أخرى. المستعر هو نجم يزداد سطوعه فجأة بشكل كبير ثم يتلاشى إلى غموضه السابق، عادة في غضون بضعة أشهر أو سنوات.

السلوك غير العادي لـ HM Sge

بين أبريل وسبتمبر 1975، أصبح النظام الثنائي HM Sagittae (HM Sge) أكثر سطوعًا بمقدار 250 مرة. والأمر الأكثر غرابة هو أنه لم يتلاشى بسرعة كما تفعل المستعرات عادة، لكنه حافظ على لمعانه لعقود من الزمن. في الآونة الأخيرة، تظهر الملاحظات أن النظام أصبح أكثر سخونة، ولكن من المفارقة أنه تلاشى قليلا.

HM Sge هو نوع معين من النجوم التكافلية حيث يوجد قزم أبيض ونجم مرافق عملاق منتفخ منتج للغبار في مدار غريب الأطوار حول بعضهما البعض، والقزم الأبيض يبتلع الغاز المتدفق من النجم العملاق. يشكل هذا الغاز قرصًا ساخنًا مشتعلًا حول القزم الأبيض، والذي يمكن أن يتعرض بشكل غير متوقع لانفجار نووي حراري عفوي حيث يزداد كثافة سقوط الهيدروجين من العملاق على السطح حتى يصل إلى نقطة التحول. تبهر هذه الألعاب النارية بين النجوم المصاحبة علماء الفلك من خلال تقديم نظرة ثاقبة لفيزياء وديناميكيات تطور النجوم في الأنظمة الثنائية.

“عندما رأيت البيانات الجديدة لأول مرة، قلت: “رائع، هذا ما يمكن أن يفعله التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية بواسطة هابل!” – أعني أنه مذهل، مذهل حقًا.

— رافي سانكريت، عالم فلك

التغييرات الملحوظة في عام 2021

وقال رافي سانكريت من معهد علوم التلسكوب الفضائي (STScI) في بالتيمور: “في عام 1975، تحول HM Sge من نجم لا يوصف إلى شيء كان جميع علماء الفلك في هذا المجال ينظرون إليه، وفي مرحلة ما تباطأت موجة النشاط”. في عام 2021، استخدم ستيفن جولدمان من STScI وسانكريت ومعاونون أدوات على هابل و صوفيا لمعرفة ما تغير مع HM Sge في الثلاثين عامًا الماضية عند الأطوال الموجية للضوء من الأشعة تحت الحمراء إلى الأشعة فوق البنفسجية (UV).

أظهرت بيانات الأشعة فوق البنفسجية لعام 2021 من هابل خط انبعاث قوي للمغنيسيوم عالي التأين لم يكن موجودًا في الأطياف المنشورة سابقًا من عام 1990. ويظهر وجوده أن درجة الحرارة المقدرة للقزم الأبيض وقرص التنامي زادت من أقل من 400000 درجة. فهرنهايت في عام 1989 إلى أكثر من 450.000 درجة فهرنهايت الآن. يعد خط المغنيسيوم عالي التأين واحدًا من العديد من الخطوط التي تظهر في طيف الأشعة فوق البنفسجية، والتي سيكشف تحليلها معًا عن طاقة النظام، وكيف تغير في العقود الثلاثة الماضية.

قال سانكريت: “عندما رأيت البيانات الجديدة لأول مرة، قلت: واو، هذا ما يمكن أن يفعله التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية بواسطة هابل!” – أعني أنه مذهل، مذهل حقًا.

تحلق SOFIA فوق جبال سييرا نيفادا المغطاة بالثلوج مع فتح باب التلسكوب الخاص بها أثناء رحلة تجريبية. صوفيا هي طائرة بوينغ 747SP معدلة. حققت SOFIA القدرة التشغيلية الكاملة في عام 2014 واختتمت رحلتها العلمية النهائية في 29 سبتمبر 2022. مصدر الصورة: NASA/Jim Ross

البيانات من SOFIA

وباستخدام البيانات المستمدة من التلسكوب الطائر SOFIA التابع لناسا، والذي تقاعد في عام 2022، تمكن الفريق من اكتشاف تدفق المياه والغاز والغبار داخل النظام وحوله. تظهر البيانات الطيفية للأشعة تحت الحمراء أن النجم العملاق، الذي ينتج كميات وفيرة من الغبار، عاد إلى سلوكه الطبيعي في غضون عامين فقط من الانفجار، ولكنه أيضًا أصبح باهتًا في السنوات الأخيرة، وهو لغز آخر يجب تفسيره.

وباستخدام SOFIA، تمكن علماء الفلك من رؤية الماء يتحرك بسرعة حوالي 18 ميلًا في الثانية، والتي يشتبهون في أنها سرعة القرص التراكمي الأزيز حول القزم الأبيض. يجب أن يمتد جسر الغاز الذي يربط النجم العملاق بالقزم الأبيض حاليًا حوالي 2 مليار ميل.

يعمل الفريق أيضًا مع AAVSO (الرابطة الأمريكية لمراقبي النجوم المتغيرة)، للتعاون مع علماء الفلك الهواة من جميع أنحاء العالم الذين يساعدون في الحفاظ على عيون تلسكوبية على HM Sge؛ وتكشف مراقبتهم المستمرة عن تغييرات لم نشهدها منذ اندلاعها قبل 40 عامًا.

صورة من تلسكوب هابل الفضائي للنجم التكافلي ميرا HM Sge مع بوصلة وشريط مقياس. تقع على بعد 3400 سنة ضوئية في كوكبة الساقية، وتتكون من عملاق أحمر وقزم أبيض مصاحب. النجوم قريبة جدًا من بعضها البعض بحيث لا يمكن لـ Hubble حلها. تنزف المادة من العملاق الأحمر وتسقط على القزم، مما يجعلها مشرقة للغاية. اندلع هذا النظام لأول مرة على شكل مستعر في عام 1975. والضباب الأحمر دليل على الرياح النجمية. يبلغ عرض السديم حوالي ربع سنة ضوئية. حقوق الصورة: ناسا، وكالة الفضاء الأوروبية، رافي سانكريت (STScI)، ستيفن جولدمان (STScI)

ندرة وأهمية HM Sge

“النجوم التكافلية مثل HM Sge نادرة في مجرتنا، كما أن مشاهدة انفجار شبيه بالمستعر أمر أكثر ندرة. قال جولدمان: “يعد هذا الحدث الفريد بمثابة كنز لعلماء الفيزياء الفلكية على مدى عقود من الزمن”.

ونشرت النتائج الأولية لبحث الفريق في مجلة مجلة الفيزياء الفلكيةوتقدم سانكريت بحثًا يركز على التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية في الاجتماع رقم 244 للجمعية الفلكية الأمريكية في ماديسون بولاية ويسكونسن.

المرجع: “دراسة متعددة الموجات للميرا التكافلية HM Sge مع SOFIA وHST” بقلم ستيفن آر جولدمان، ورافي سانكريت، وإدوارد مونتيل، وشون جارنر، وناثان ولثويس، ونيكول كارناث، 11 يناير 2024، مجلة الفيزياء الفلكية.
دوى: 10.3847/1538-4357/ad12c9

ال تلسكوب هابل الفضائي تعمل منذ أكثر من ثلاثة عقود وتستمر في تحقيق اكتشافات رائدة تشكل فهمنا الأساسي للكون. هابل هو مشروع للتعاون الدولي بين ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية (ESA)وكالة الفضاء الأوروبية). يدير مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ميريلاند التلسكوب وعمليات المهمة. كما تدعم شركة لوكهيد مارتن سبيس، ومقرها دنفر، كولورادو، عمليات المهمة في جودارد. يقوم معهد علوم التلسكوب الفضائي في بالتيمور بولاية ماريلاند، والذي تديره رابطة الجامعات لأبحاث علم الفلك، بإجراء عمليات هابل العلمية لصالح وكالة ناسا.