يلتقط تلسكوب جيمس ويب ضوء النجوم وهو يدفع الغبار من نجم يحتضر إلى الفضاء
ال تلسكوب جيمس ويب الفضائي التقط صورة لضوء شديد من نجم يدفع أعمدة غبار متعددة إلى الفضاء.
التأثير الدافع لضوء النجوم هو ما يعرف بضغط الإشعاع. يمنع الضغط الإشعاعي النجوم من الانهيار تحت تأثير جاذبيتها ويخلق ذيولًا ملطخة لامعة للمذنبات أثناء مرورها بالقرب من الشمس. لكن الصورة الجديدة هي الصورة الأكثر اكتمالا للظاهرة التي تحدث حول نجم.
الصورة الغريبة التي كانت صدر لأول مرة في يوليو من قبل المواطنة العالمة جودي شميدت، يظهر زوجًا من النجوم في WR140 ، يقع على بعد 5600 سنة ضوئية في كوكبة Cygnus. النظام النجمي الثنائي محاط بقشرة تشبه البصل من حوالي 20 تموجًا متحدة المركز. عند إصدارها ، ولدت الصورة الكثير من التكهنات عبر الإنترنت حول ما يمكن أن يسبب التأثير ، والآن قدم فريق آخر من الباحثين الإجابات أخيرًا في ورقة بحثية نُشرت في 12 أكتوبر في المجلة. طبيعة سجية (يفتح في علامة تبويب جديدة).
متعلق ب: اصطدام كويكب DART الذي تم التقاطه بواسطة تلسكوبات هابل وجيمس ويب
التموجات عبارة عن أعمدة كبيرة من الغبار المتوهج والسخام المتناثر كزوج من النجوم المتسربة في WR140 يتأرجح بالقرب من بعضهما البعض في مدار بيضاوي يكملانه كل ثماني سنوات تقريبًا.
مع اقترابهما ، تصطدم الرياح الشمسية التي تبلغ 1،864 ميلًا في الثانية (3000 كيلومتر في الثانية) ببعضها البعض ، مما يؤدي إلى انحناء عمود من المواد عبر الفضاء يتوسع ببطء لتشكيل حلقات. نظرًا لأن الأعمدة لا يتم إخراجها إلا عندما تكون النجوم قريبة من بعضها البعض ، فإن التباعد بين الحلقات يتم ضبطه حسب الفترة المدارية. هذا يعني أن الغبار يتكون على فترات منتظمة ، ويمكن حساب حلقات السحابة مثل حلقات الأشجار للعثور على عمر التموج الخارجي – مع 20 حلقة مرئية تصل إلى 160 عامًا من الغبار.
لكن هذه التموجات لا تتمدد للخارج بسرعة ثابتة. بدلا من ذلك ، فهي تتسارع ، تدفعها ضربات دورية من الفوتونات، أو جسيمات الضوء من النجوم القريبة. هذا هو التسارع الذي يغير تباعد الفجوات بين الحلقات.
“بمعنى ما ، كنا نعلم دائمًا أن هذا يجب أن يكون سبب التدفق الخارجي ، لكنني لم أحلم أبدًا أننا سنكون قادرين على رؤية الفيزياء تعمل بهذا الشكل” ، هذا ما قاله مؤلف مشارك في الدراسة بيتر توثيلقال عالم الفيزياء الفلكية بجامعة سيدني في أستراليا في بيان. “عندما أنظر إلى البيانات الآن ، أرى عمود WR140 يتدحرج مثل شراع عملاق مصنوع من الغبار. عندما يمسك بفوتون رياح تتدفق من النجم ، مثل يخت يصطاد عاصفة ، فإنه يقوم بقفزة مفاجئة للأمام.”
أحد النجوم في الثنائي هو نجم وولف رايت ، وهو نوع من النجوم النادرة التي تموت ببطء والتي فقدت غلافها الخارجي من الهيدروجين ، تاركةً إياها لإخراج الهيليوم المتأين ، كربون والنيتروجين من دواخله. سوف تنفجر هذه النجوم يومًا ما على شكل مستعرات أعظم ، ولكن حتى ذلك الحين ، يؤدي ضغط الإشعاع الناتج عن الضوء إلى نشر محتويات انفجارها ، مما يؤدي إلى شدها مثل قناديل البحر الشبحية العملاقة في سماء الليل. العناصر شديدة السخونة المقذوفة ، وخاصة الكربون الذي يتحول إلى سخام ، تظل ساخنة بدرجة كافية لتوهج ساطعًا في طيف الأشعة تحت الحمراء.
العضو الآخر في هذا الزوج هو عملاق أزرق من النوع O ، وهو أحد أضخم فئات النجوم. هذا العملاق ، حار ومشرق وهائل ، يقوم أيضًا بتسريب الغاز ويتجه إلى المستعر الأعظم. عندما يطير النجمان بالقرب من بعضهما البعض ، يتم دمج رياحهما الشمسية في مخروط عملاق من المواد التي يتم إطلاقها في الفضاء.
قال توثيل: “مثل الساعة ، ينفث هذا النجم حلقات دخان منحوتة كل ثماني سنوات ، مع كل هذه الفيزياء الرائعة المكتوبة ثم تضخم في مهب الريح مثل لافتة نقرأها”. “بعد ثماني سنوات عندما يعود الثنائي في مداره ، يظهر الآخر كما كان من قبل ، يتدفق إلى الفضاء داخل فقاعة الفقاعة السابقة ، مثل مجموعة من الدمى الروسية المتداخلة العملاقة.”
أعطت التوقيتات التي يمكن التنبؤ بها بدرجة عالية للنفثات وتوسعها على مسافات كبيرة علماء الفلك فرصة فريدة لدراسة الفيزياء الأساسية للقذف.
لتفصيل الحلقات المتوهجة من الأشعة تحت الحمراء السخام ، تحول علماء الفلك لأول مرة إلى أحد أكبر التلسكوبات البصرية في العالم – مرصد كيك في هاواي ومرآته التي يبلغ ارتفاعها 32 قدمًا (10 أمتار). من خلال تدريب كاميرا الأشعة تحت الحمراء للتلسكوب على الحلقات البعيدة ، تتبعها الباحثون أثناء دفعها للخارج ونمت ببطء على مدار 16 عامًا. ثم ، لمتابعة عملهم ، تعاون العلماء مع مجموعة ثانية لالتقاط صورة أخرى مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي التي أظهرت جميع الحلقات العشرين بوضوح شديد الوضوح.
بعد محاولتهم وفشلهم في نمذجة ما رأوه ، ارتبك الفلكيون في البداية.
وقال المؤلف الأول يينو هان ، عالم الفلك في معهد الفلك في كامبريدج بإنجلترا ، في البيان: “في حالة عدم وجود قوى خارجية ، يجب أن يتمدد كل لولب من الغبار بسرعة ثابتة”. “شعرنا بالحيرة في البداية لأننا لم نتمكن من جعل نموذجنا يتناسب مع الملاحظات ، حتى أدركنا أخيرًا أننا نشهد شيئًا جديدًا. لم تكن البيانات مناسبة لأن سرعة التوسع لم تكن ثابتة ، بل كانت متسارعة. لقد التقطنا ذلك لأول مرة أمام الكاميرا “.
كانت حلقات الغبار تتسارع بسبب الدفعات الدورية من ضوء النجوم ، والتي ، مثلها مثل كل الضوء ، تحمل زخمًا. وفقًا للباحثين ، غالبًا ما رأى علماء الفلك بصمات هذا التأثير بشكل غير مباشر في السرعات العالية بشكل غير مفهوم لبعض المواد في الكون ، لكن ضغط إشعاع ضوء النجوم لم يتم قياسه بشكل مباشر حتى الآن. هذا لأنه بالقرب من النجوم ، حيث يكون ضغط الإشعاع أقوى ، غالبًا ما يتم إخفاء الدفعات التي ينتجها بواسطة حقول جاذبية قوية للغاية.
يقول الباحثون إنه مع تشغيل تلسكوب جيمس ويب الفضائي بكامل طاقته ، سيكونون قادرين على إلقاء نظرة أعمق على WR140 والأنظمة الغريبة الأخرى التي قد تكمن فيها فيزياء جديدة.
وقال رايان لاو ، عالم فلك الأشعة تحت الحمراء في مؤسسة العلوم الوطنية الذي قاد قسم جيمس ويب في البحث ، في البيان: “يقدم تلسكوب ويب مستويات جديدة من الاستقرار والحساسية القصوى”. “سنكون الآن قادرين على عمل مثل هذه الملاحظات بسهولة أكبر بكثير من الأرض ، وفتح نافذة جديدة على عالم فيزياء وولف-رايت.”
