الملخص:
اكتشف فريق بحث دولي بقيادة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) نظامًا ثنائيًا نادرًا: نجم منخفض الكتلة يقع على بعد حوالي 300 سنة ضوئية من الأرض يمتص ببطء المواد من نجمه المرافق. وتختلف هذه العملية عن الظاهرة المرصودة سابقًا المتمثلة في ابتلاع النجوم للكواكب بسرعة، ولكنها عبارة عن نقل جماعي مستقر وطويل الأمد قد يستمر حتى مليارات السنين.
يسمى هذا النظام ZTF J0440+2325 ويقع في مجرة درب التبانة. عضوا النظام قريبان جدًا من بعضهما البعض، ويكملان مدارًا كل 87 دقيقة. الجسم الأخف هو قزم بني، تبلغ كتلته حوالي 25 مرة كتلة المشتري؛ أما النجم الآخر فتبلغ كتلته حوالي 85 مرة كتلة المشتري. كلاهما أجسام منخفضة الكتلة، ويمكن أن يتناسب مدار القزم البني بأكمله مع قطر الشمس.
تُظهر الملاحظات التقليدية أن معظم الكواكب تدور حول نجومها في مدارات مستقرة، مع حالات قليلة فقط تُظهر النجوم تبتلع بسرعة الكواكب التي تقترب منها كثيرًا. يُظهر هذا الاكتشاف طريقة جديدة تمامًا للتطور. وأشار الباحثون في بحث نشر في مجلة Nature Astronomy إلى أن هذه هي المرة الأولى التي يرصد فيها البشر بشكل مباشر نجمًا منخفض الكتلة بشكل مستمر ويكتسب بشكل ثابت مادة من جرم سماوي آخر منخفض الكتلة.
نشأ هذا الاكتشاف في الأصل من ملاحظة غير عادية قبل بضع سنوات. لاحظ كيفن بيرش، أستاذ الفيزياء المساعد في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، منحنى سطوع غير عادي أثناء فحص بيانات الرصد من مسح زويكي العابر (ZTF). بدلاً من منحنى السطوع على شكل الجرس الشائع في انفجارات المستعرات الأعظم، يُظهر هذا الهدف تقلبات مثلثية متكررة.
في ذلك الوقت، كان فريق البحث يدرس نظامًا آخر يسمى "ثنائي الأرملة السوداء". في مثل هذا النظام، سوف يلتهم نجم نيوتروني كثيف وسريع الدوران تدريجيًا نجمه المرافق الأقل كتلة. ومع ذلك، فإن الخصائص المرصودة للهدف المكتشف حديثًا لا تتفق مع خصائص ثنائي الأرملة السوداء. ووفقا للنظرية، ينبغي أن يظهر نجم الأرملة السوداء الثنائي تأثيرا تردديا واضحا، لكن هذه الظاهرة لم تظهر في نتائج المراقبة، مما جعل الباحثين غير قادرين على تفسير هويته الحقيقية لبعض الوقت.
في السنوات الأخيرة، قام بورش وطالب الدراسات العليا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا آرون هاوسدر بإعادة فحص هذه الإشارة الغامضة. لقد طرحوا تخمينًا: إذا كانت الكتلة الإجمالية للنظام أقل، فإن الحركة المدارية بين الجرمين السماويين ستكون أكثر سلاسة ولن تكون هناك تقلبات عنيفة. ومن أجل التحقق من هذه الفكرة، استخدم فريق البحث تلسكوبات متعددة لإجراء عمليات رصد للهدف.
تبين الملاحظات أن النظام لديه تمايل طفيف ولكن يمكن قياسه. ومن خلال التحليل المقارن مع أنظمة النجوم الثنائية المعروفة، أكد الباحثون عدم وجود نجم نيوتروني فيه. وفي النهاية، قرروا أن هذا كان نظامًا ثنائيًا يتكون من نجم منخفض الكتلة وقزم بني، وأن التأرجح كان أصغر من أن يحدث بسبب أنواع أخرى من الأجسام.
بعد تحديد الكتل والمعلمات المدارية للجرمين السماويين، قام فريق البحث بدراسة ما إذا كانت هناك أي ظاهرة نقل المواد. في الظروف العادية، تكون عملية التراكم أكثر شيوعًا في الأجسام المدمجة مثل الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية، وستقوم جاذبيتها القوية بسحب مادة النجم المرافق معًا لتكوين قرص تراكم.
لكن في هذا النظام، لا يكون المجمع ثقبًا أسودًا صغيرًا جدًا، بل نجمًا بحجم فعلي كبير نسبيًا. واستخدم الباحثون عمليات المحاكاة الحاسوبية لتتبع حركة جزيئات المواد على سطح الأقزام البنية، وأظهرت النتائج أن هذه المواد ستسقط مباشرة على سطح النجم بدلا من تشكيل قرص تراكم نموذجي.
وأكدت المحاكاة أيضًا أن هذه هي المرة الأولى التي يُكتشف فيها أن نجمًا منخفض الكتلة يقوم بتراكم المواد بشكل نشط من جسم آخر منخفض الكتلة. وأوضح الباحثون أن المادة المتساقطة ستضرب سطح النجم بسرعات عالية للغاية، وهي عملية تشبه اصطدام كويكب بالقمر.
يفسر هذا التأثير المستمر أيضًا منحنى السطوع الثلاثي الذي تم اكتشافه في الأصل. عندما تدور الأقزام البنية حول نجومها، تظهر بشكل دوري في مجال الرؤية النقاط الساخنة ذات درجة الحرارة العالية التي تتشكل من المواد المتساقطة. عندما تواجه النقطة الساخنة الأرض، يصل السطوع إلى ذروته، ويشكل شكل موجة مثلثية منتظمة.
ويقدر فريق البحث أن الكتلة التي تنقلها الأقزام البنية إلى النجوم كل عام تعادل حوالي جزء من مائة ألف من كتلة الأرض. وعند تحويلها، فإن هذا يعادل تدفق المواد لنحو 40 مليون شاحنة قلابة ثقيلة في الثانية، أو الكتلة المقابلة لحوالي 1.3 تريليون بوريتوس زنة رطل واحد في الثانية.
وعلى الرغم من أن هذه القيمة تبدو مذهلة، إلا أن معدل الخسارة هذا لا يزال بطيئًا جدًا مقارنة بالكتلة الضخمة للقزم البني نفسه. ولذلك، يعتقد الباحثون أن عملية "الأكل" هذه لن تنتهي بسرعة، بل يمكن أن تستمر على مدى فترات زمنية طويلة للغاية.
وأشار الباحثون إلى أن فهم الناس السابق للتفاعل بين النجوم والكواكب والأقزام البنية كان عادة أن النجوم ستبتلع الأخيرة تمامًا في النهاية. على سبيل المثال، عندما تتطور الشمس إلى عملاق أحمر في المستقبل، فمن المرجح أن تواجه الأرض مثل هذا المصير. ومع ذلك، يُظهر ZTF J0440+2325 احتمالًا آخر: لا يبتلع النجم بالضرورة النجم المرافق مرة واحدة، ولكن يمكنه "تفكيك" الرفيق تدريجيًا بطريقة طويلة ومستقرة، ومواصلة هذه العملية لمليارات السنين.
مع حل لغز تغيرات سطوع المثلث بنجاح، يخطط فريق البحث للبحث عن أنظمة أكثر مماثلة. ويأملون في استخدام هذا لفهم آليات التفاعل الجديدة المحتملة بين الكواكب والأقزام البنية والنجوم المضيفة، ولتعميق الفهم البشري لعملية تطور النجوم.
التعليقات