اكتشف علماء الفلك نجمًا قزمًا أبيض ذو لون أزرق غير معتاد له “وجهان” مميزان: أحدهما يحتوي على الهيدروجين والجانب الآخر عبارة عن الهيليوم ، وفقًا لـ ورقة جديدة نشرت في مجلة الطبيعة. وبطبيعة الحال ، أطلقوا عليها لقب النجم مزدوج الوجه، بعد الإله الروماني ذو الوجهين للازدواجية والانتقال.
كما ذكرنا سابقًا ، فإن القزم الأبيض هو أساسًا النواة المحترقة لنجم ميت. من أوائل النجوم القزمة البيضاء التي تم اكتشافها ، مدبلج 40 إريداني ب، ذات كثافة تزيد عن 25000 ضعف كثافة الشمس ، معبأة في حجم أصغر بكثير (حجم الأرض تقريبًا) – وهو استنتاج رصدي اعتبره علماء الفلك في البداية مستحيلًا. القزم الأبيض الثاني ، سيريوس ب (يدور حول النجم سيريوس) ، تم اكتشافه بعد فترة وجيزة وظهر كثيفًا بشكل لا يصدق (حوالي 200000 ضعف كثافة الأرض).
تنشأ هذه الكثافة الشديدة من الآلية غير العادية وراء الضغط الداخلي للنجم لمنعه من الانهيار تحت تأثير قوة الجاذبية. تعتمد النجوم المنتظمة على الطاقة الصادرة عن الاندماج النووي ، لكن الاندماج توقف عند الأقزام البيضاء. لذا فإن الجاذبية قد ضغطت كل مادة النجم إلى الداخل بإحكام شديد لدرجة أن إلكتروناتها قد تحطمت معًا ، مشكلة “المادة المتحللة للإلكترون“يحدث هذا بسبب ميكانيكا الكم ، ولا سيما مبدأ استبعاد باولي، والتي تنص على أن إلكترونين فقط يمكن أن يكونا في نفس مستوى الطاقة. لا تنتهك الغازات العادية هذا المبدأ لأن هناك مساحة كافية بين الإلكترونات للحفاظ على كل مستويات الطاقة في الذرات من الامتلاء. لكن في الغاز المنحل ، الإلكترونات يفعل تملأ كل مستويات الطاقة ، وهذا يؤدي إلى قوة ضغط خارجية لوقف انهيار النجم.
كلما زادت كتلة القزم الأبيض ، كلما صغرت لأنه يجب أن يخلق ضغطًا داخليًا كافيًا لدعم كل هذه الكتلة. ولأن جاذبية سطح النجم تساوي 100000 ضعف جاذبية الأرض ، تغرق الذرات الأثقل في غلافه الجوي ، تاركة ذرات أخف على السطح. لذلك ، تتكون أجواء القزم البيضاء عادةً من هيدروجين نقي أو هيليوم نقي.
هذا هو السبب في أن هذا الاكتشاف الأخير لقزم أبيض مثير للاهتمام للغاية. رصدت عالمة الفلك Ilaria Caiazzo ، وهي باحثة ما بعد الدكتوراة في Caltech ، يانوس (المعين رسميًا ZTF J203349.8 + 322901.1) أثناء استخدام مرفق زويكي العابر (ZTF) للبحث عن الأقزام البيضاء الممغنطة بدرجة عالية. ZTF هي كاميرا آلية متصلة بتلسكوب Samuel Oschin البالغ من العمر 70 عامًا في مرصد بالومار في مقاطعة سان دييغو. تجري ZTF مسوحات آلية للسماء ليلاً ، بحثًا عن الأجسام التي تنفجر أو تتباين في السطوع: على سبيل المثال المستعرات الأعظمية ، والنجوم التي تُضرب عليها الثقوب السوداء ، والكويكبات والمذنبات ، على سبيل المثال. يقوم بمسح السماء بأكملها على مدار ثلاث ليالٍ والطائرة المرئية للمجرة مرتين كل ليلة.
تشرح Ilaria Caiazzo كيف اكتشف فريقها قزمًا أبيض غير عادي “ذو وجهين”.
كشفت ملاحظات المتابعة باستخدام أداة CHIMERA في Palomar و Gran Telescopio Canarias الإسبانية أن Janus يدور حول محوره كل 15 دقيقة تقريبًا. لكن كانت بيانات الرصد التي تم الحصول عليها من مرصد WM Keck في هاواي هي التي كشفت عن طيف غير عادي للنجم ، أي بصمته الكيميائية المميزة: أحد جانبي الهيدروجين ، والآخر الهيليوم. تعتقد كيازو وزملاؤها أن هذا قد يكون قزمًا أبيض وقع في خضم انتقال نادر من الهيدروجين إلى سطح يهيمن عليه الهيليوم.
لكن هذا لا يفسر سبب انتقال أحد الجانبين بشكل أسرع من الآخر. لدى علماء الفلك حاليًا فرضيتان لشرح هذه الظاهرة الغريبة ، وكلاهما مرتبط بالمجالات المغناطيسية. يفترض أحدهم أن المجالات المغناطيسية لجانوس يمكن أن تكون غير متماثلة. “يمكن للحقول المغناطيسية أن تمنع اختلاط المواد ،” قال Caiazzo. “لذا ، إذا كان المجال المغناطيسي أقوى من جانب واحد ، فسيكون لهذا الجانب اختلاط أقل وبالتالي المزيد من الهيدروجين.” ربما يظهر جانب الهيليوم من جانوس بشكل فقاعي جدًا لأن الحمل الحراري قد أزال طبقة الهيدروجين الرقيقة على السطح ، وكشف عن الهيليوم تحتها.
والآخر هو أن الحقول المغناطيسية للنجم يمكن أن تغير ضغط وكثافة غازات الغلاف الجوي. “قد تؤدي الحقول المغناطيسية إلى انخفاض ضغط الغاز في الغلاف الجوي ، وهذا قد يسمح لمحيط الهيدروجين بالتشكل حيث تكون الحقول المغناطيسية أقوى ،” قال المؤلف المشارك جيمس فولر، عالم الفيزياء الفلكية النظرية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. “لا نعرف أيًا من هذه النظريات صحيحة ، لكن لا يمكننا التفكير في أي طريقة أخرى لشرح الجوانب غير المتماثلة بدون الحقول المغناطيسية.”
تتمثل الخطوة التالية في تحديد موقع المزيد من النجوم القزمة البيضاء ذات الوجهين ، والتي يجب أن تكون أسهل في تحقيقها عندما يتم تشغيل مرصد Vera C. Rubin على الإنترنت ، جنبًا إلى جنب مع استطلاع Sloan الرقمي للسماء الخامس. لاحظ علماء الفلك بالفعل اختلافات طيفية أقل تطرفًا في قزم أبيض آخر (GD 323). وخلص المؤلفون إلى أن “جانوس قد لا يكون بالتالي حالة منعزلة بل هو العضو الأكثر لفتًا للانتباه في فئة الأقزام البيضاء ذات الوجهين”.
DOI: Nature، 2023. 10.1038 / s41586-023-06171-9 (حول DOIs).
صورة القائمة بواسطة K. Miller / Caltech / IPAC
“متعطش للطعام. طالب. متحمس محترف للزومبي. مبشر شغوف بالإنترنت.”
More Stories
صاروخ فالكون 9 التابع لشركة سبيس إكس يتوقف قبل إطلاقه ملياردير في مهمة خاصة
بقرة بحرية ما قبل التاريخ أكلها تمساح وسمكة قرش، بحسب حفريات
إدارة الطيران الفيدرالية تطلب التحقيق في فشل هبوط صاروخ فالكون 9 التابع لشركة سبيس إكس