تدور النجوم “المتغيرة الكارثية” حول بعضها البعض كل 50 دقيقة
هل يمكن أن يكون لزوج من النجوم علاقة سامة؟ ضع في اعتبارك هذا عندما تتعرف على نظام النجوم المكتشف حديثًا ZTF J1813 + 4251 ، وهو زوجان نجميان مترابطان يتمتعان بمثل هذا التحكم الاستبدادي في بعضهما البعض لدرجة أنهما يكملان مدارًا كاملاً لبعضهما البعض مرة واحدة كل 51 دقيقة – أقصر مدار تم اكتشافه في أي منهما نظام النجم الثنائي حتى الآن ، وفقًا لبحث نُشر اليوم (5 أكتوبر) في المجلة طبيعة سجية (يفتح في علامة تبويب جديدة).
اكتشف علماء الفلك نظام النجوم المتشبث على بعد حوالي 3000 سنة ضوئية الشمس، في كوكبة هرقل ، أثناء التمشيط من خلال قاعدة بيانات تضم أكثر من مليار نجم. هناك ، نجم شبيه بالشمس وله نفس الكتلة تقريبًا كوكب المشتري تعيش سنواتها الصحية الأخيرة بصحبة قزم أبيض – قشرة ذبلت لنجم كان يومًا ما عظيمًا ، تقنيًا ، ميت بالفعل وقد انتهى من حرق الوقود. ولكن من وراء القبر النجمي ، تستمر جاذبية القزم الأبيض في الامتصاص هيدروجين خارج الغلاف الجوي للنجم الشبيه بالشمس ، مما يقلل ببطء النجم الأكبر ويسرع من هلاكه المحتوم.
هذا ليس غريبا في علم الفلك. أكثر من 50٪ من جميع النجوم في درب التبانة هي أزواج ثنائية من نجمين أو أكثر ، تشترك في مركز ثقل متبادل بينما تسرق بعضها البعض من الوقود الثمين. ومع ذلك ، اكتشف علماء الفلك عددًا قليلاً من أنظمة النجوم الثنائية التي لها فترات مدارية أقصر من ساعة – خاصةً الأنظمة بما في ذلك النجوم الكبيرة الشبيهة بالشمس ، والتي تستغرق عدة ساعات لإكمال مدار واحد. عندما رأى علماء الفلك النجمين في هرقل يحجبان ضوء بعضهما البعض كل 51 دقيقة ، عرفوا أنهم قد عثروا على شيء غريب.
“هذا النجم يشبه الشمس ، لكن الشمس لا يمكن أن تتناسب مع مدار أقصر من ثماني ساعات – ما الأمر هنا؟” قال المؤلف الرئيسي للدراسة كيفين بيردج ، الفيزيائي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، في بيان.
في ورقتهم الجديدة ، أعطى الباحثون اسمًا لتلك الغرابة. وفقًا لمؤلفي الدراسة ، تنتمي هذه النجوم إلى فئة نادرة من نظام النجوم الثنائي تسمى “المتغير الكارثي”. تحدث هذه الأنظمة عندما يقترب قزم أبيض ونجم شبيه بالشمس من بعضهما البعض أكثر فأكثر على مدى مليارات السنين ، مما يسمح للقزم الأبيض بالتقاط المواد من رفيقه. قال المؤلفون إنه بينما يحتفل النجم القزم ، فإنه يمكن أن يطلق شعلات هائلة من الضوء تظهر ، من مسافة بعيدة ، مثل انفجارات السوبرنوفا أو نوع آخر من الكوارث الكونية.
لطالما اشتبه الباحثون في أن مثل هذه النجوم قادرة على الوصول إلى فترات مدارية قصيرة بشكل لا يصدق إذا أعطيت وقتًا كافيًا. هذا ممكن فقط إذا انتقل نظام النجوم إلى نظام غذائي جديد ، إذا جاز التعبير ؛ بمجرد أن ينتهي القزم الأبيض الجائع من تجريد الهيدروجين من الغلاف الجوي لنجمه ، يبدأ في التهام الهيليوم من قلب النجم المرافق المكشوف. نظرًا لأن الهليوم أكثر كثافة وأثقل من الهيدروجين ، فإن قلب النجم الشبيه بالشمس يجب أن يكون ضخمًا بدرجة كافية للبقاء في مدار ثنائي شديد الإحكام مع رفيقه القزم الأبيض.
وفقًا لمؤلفي الدراسة ، يبدو أن نظام النجوم غريب الأطوار هذا في هرقل يمر بمثل هذا الانتقال تمامًا – ويجب أن تصبح الفترة المدارية للنظام أضيق وأقصر. باستخدام المحاكاة الحاسوبية ، حسب الفريق أنه في غضون 70 مليون سنة تقريبًا ، سوف يقترب النجمان من بعضهما البعض لدرجة أن مدارهما سينخفض إلى 18 دقيقة فقط – أقصر بكثير من أي نظام نجمي تم رؤيته على الإطلاق.
من هناك ، سيتسبب فقدان الكتلة في توسع النجم الشبيه بالشمس بدلاً من الانكماش ، وسيبدأ النجمان أخيرًا في الانحراف عن بعضهما على مدار مئات الملايين من السنين القادمة ، كما قال الفريق. عند هذه النقطة ، ستستقر الفترة المدارية للزوجين في أخدود مدته 30 دقيقة تقريبًا ، مما يمنح الزوجين بعض المساحة التي تشتد الحاجة إليها في سنواتهما الأخيرة معًا قبل احتراق النجم الأكبر.
في حين تم افتراض وجود هذا النوع من العلاقات الثنائية ، فإن هذا البحث الجديد يمثل المرة الأولى التي يتم فيها رؤيته أثناء العمل ، وفقًا لمؤلفي الدراسة. قال بيردج إن هذا يجيب على “سؤال مفتوح كبير” حول الحدود المدارية لأنظمة النجوم المتغيرة الكارثية ، وينبغي أن يوفر الكثير من العلف لمزيد من الدراسة في السنوات القادمة.
ما إذا كان النجم الأكبر في علاقة سامة؟ ربما يكون من الأفضل أن تسأل مرة أخرى بعد بضع مئات الملايين من السنين.
