العثور على نجم مخفي داخل منطقة الغبار “المستحيلة”

بالاعتماد على قوة جامعة أريزونا الشهيرة في قياس التداخل، يقود علماء الفلك من مرصد ستيوارد جهدًا لكشف لغز “الغبار الساخن” الموجود حول نجوم معينة، والذي دام عقودًا من الزمن.

على بعد سبعين سنة ضوئية، يستضيف النجم Kappa Tucanae A أحد أكثر الاكتشافات المحيرة في علم الفلك الحديث: الغبار الذي يتم تسخينه إلى أكثر من 1000 درجة. فهرنهايت الذي يبقى قريبًا جدًا من النجم. في مثل هذه المسافات، يجب أن تتبخر المادة أو يتم دفعها خارج النظام على الفور تقريبًا. وقد حدد الباحثون في جامعة أريزونا الآن تفسيرا محتملا. ووجدوا نجمًا مرافقًا يتحرك عبر نفس المنطقة التي بقي فيها الغبار غير المعتاد، مما يقدم دليلًا مهمًا لكيفية بقاء هذه المادة.

النتيجة، ذكرت في المجلة الفلكية وبقيادة توماس ستوبر، وهو باحث مشارك في مرحلة ما بعد الدكتوراه في مرصد ستيوارد بجامعة كاليفورنيا، يمثل أعلى كشف تباين لرفيق نجمي تم إجراؤه على الإطلاق باستخدام أداة ماتيس التابعة للمرصد الجنوبي الأوروبي. تمنح هذه النتيجة العلماء بيئة طبيعية لا تقدر بثمن يمكنهم من خلالها فحص الغبار الخارجي الساخن، وهو نوع من المواد التي يمكن أن تتداخل مع الجهود المبذولة لاكتشاف الكواكب التي يحتمل أن تكون صالحة للحياة حول النجوم البعيدة.

يستمر الغبار الخارجي الساخن في تحدي الباحثين الذين يدرسون كيفية تشكل وتطور الأنظمة الكوكبية. هذه الحبيبات، وهي صغيرة مثل الجسيمات المتصاعدة من النار، تدور بالقرب من نجومها المضيفة، لدرجة أنها يجب أن تختفي على الفور تقريبًا تحت درجات حرارة شديدة وضغط إشعاعي قوي.

مفارقة مغبرة بالقرب من عوالم صالحة للسكن

وقال ستوبر: “إذا رأينا الغبار بهذه الكميات الكبيرة، فيجب استبداله بسرعة، أو يجب أن يكون هناك نوع من الآلية التي تطيل عمر الغبار”.

ويتعمق الغموض عند النظر إلى ظهور هذا النوع من الغبار حول النجوم المستهدفة في البحث عن كواكب شبيهة بالأرض. ناساسيعتمد مرصد العوالم الصالحة للسكن (HWO) المستقبلي، المتوقع إطلاقه في الأربعينيات من القرن الحالي، على الإكليل لحجب ضوء النجوم والكشف عن الكواكب الخارجية الخافتة. ومع ذلك، يمكن للغبار الساخن أن يبعثر الضوء بطريقة يسميها الباحثون “التسرب التاجي”، والتي قد تحجب الإشارات ذاتها التي يأمل العلماء في اكتشافها. إن الحصول على فهم أوضح لكيفية تشكل هذا الغبار وبقائه على قيد الحياة سيكون أمرًا ضروريًا للتوجيه كوكب خارجي الأبحاث في العقود المقبلة.

باستخدام تقنية تسمى قياس التداخل، والتي تجمع بين الضوء من تلسكوبات متعددة لتحقيق دقة تلسكوب واحد أكبر بكثير، أجرى فريق ستوبر ملاحظات متكررة على Kappa Tucanae A بين عامي 2022 و2024. وبعد أن قادوا أبحاث الغبار الخارجي حول العالم لأكثر من عقد من الزمن قبل الاجتماع معًا لهذا المشروع، توقع الفريق الدولي دراسة سلوك الغبار بمرور الوقت. وبدلاً من ذلك، اكتشف الباحثون شيئًا غير متوقع تمامًا: رفيق نجمي محتجز في مدار شديد الانحراف يجعله على بعد 0.3 وحدة فلكية من النجم الأساسي، وهو أقرب من أي كوكب في نظامنا الشمسي إلى الشمس.

مختبر نجمي ديناميكي

هذا الاكتشاف يحول Kappa Tucanae A من نظام محير إلى مختبر نجمي معقد، وفقًا لستوبر. يتبع النجم المرافق مسارًا بيضاويًا للغاية، حيث يتأرجح بعيدًا داخل النظام قبل أن يغوص مرة أخرى عبر المنطقة الداخلية الغنية بالغبار.

يقول ستيف إرتيل Steve Ertel، عالم الفلك المساعد في مرصد ستيوارد، وهو مؤلف مشارك في هذه الورقة البحثية: “لا يوجد أساسًا أي طريقة تجعل هذا الرفيق غير مرتبط بطريقة أو بأخرى بإنتاج الغبار”. “يجب أن تتفاعل بشكل ديناميكي مع الغبار.”

يعتمد هذا الإنجاز على عقود من الريادة التكنولوجية في مرصد ستيوارد في مجال قياس التداخل. أحدث مقياس تداخل التلسكوب الكبير (LBTI) التابع للمرصد، بتمويل من وكالة ناسا والمبني على جبل جراهام، ثورة في البحث عن الغبار الخارجي الدافئ، وهو الشقيق الأقل تطرفًا للغبار الساخن، مع ثباته وحساسيته غير المسبوقة.

شبكة عالمية من الخبرة

دفعت القدرات الفريدة لـ LBTI ستيوارد إلى الشهرة الدولية في دراسة الغبار الخارجي، وجذب التمويل الرئيسي لوكالة ناسا ومؤسسة العلوم الوطنية والتمويل الخيري ووضع المرصد في طليعة أبحاث الكواكب الخارجية. والآن، يتم الاستفادة من هذه الخبرة في الجيل التالي من الأدوات، بما في ذلك مقياس تداخل الإفراغ الأوروبي الجديد الذي سيكون أكثر حساسية بخمسين مرة من عمليات الرصد السابقة.

إن النسب عميق: فقد تدرب دينيس ديفرير، الذي يقود تطوير الأجهزة الأوروبية، سابقًا في ستيوارد كباحث ما بعد الدكتوراه، حيث ساعد في بناء LBTI.

قال إرتل، الذي حصل على منحة وكالة ناسا لدراسة الغبار الخارجي باستخدام هذه الأداة الجديدة: “لقد أثبتت ستيوارد نفسها كشركة رائدة عالميًا في هذا النوع من الأبحاث، وهو أمر بالغ الأهمية حقًا لتصوير الأرض خارج الأرض”.

يوفر اكتشاف Kappa Tucanae A طرقًا متعددة للبحث المستقبلي. ومن خلال دراسة كيفية تفاعل الرفيق النجمي مع الغبار، يأمل علماء الفلك في فهم أصل الغبار الساخن وتكوينه وحجم حبيباته وتوزيعه على نطاق أوسع. يمكن أن تكشف النتائج ما إذا كانت المجالات المغناطيسية تحبس جزيئات الغبار المشحونة، كما وصفها باحثا ستيوارد جورج ريكي وأندراس غاسبار، أو ما إذا كانت المواد المذنبية تجدد الإمدادات باستمرار، كما درستها باحثة ستيوارد فيرجيني فارماز-غوركا، وهي أيضًا مؤلفة مشاركة في الورقة، أو ما إذا كانت هناك فيزياء مختلفة تمامًا تحكم هذه البيئات القاسية.

يشير هذا الاكتشاف أيضًا إلى احتمال أن تحتوي أنظمة الغبار الساخن الأخرى على رفاق نجميين مماثلين. ويأمل باحثو ستيوارد الآن في إعادة زيارة النجوم التي تمت ملاحظتها سابقًا، والبحث عن رفاق ربما فُقدوا.

مع اقتراب مرصد العوالم الصالحة للسكن التابع لناسا من الواقع، توفر اكتشافات مثل هذا المعرفة الأساسية اللازمة للتنقل في الأبحاث المعقدة المقبلة.

وقال ستوبر: “بالنظر إلى نظام Kappa Tucanae A الذي تمت ملاحظته عدة مرات من قبل، لم نتوقع حتى العثور على هذا النجم المرافق”. “وهذا يجعل الأمر أكثر إثارة الآن أن يكون لدينا هذا النظام الفريد الذي يفتح مسارات جديدة لاستكشاف الغبار الخارجي الساخن الغامض.”

المرجع: “اكتشاف قياس التداخل ونمذجة المدار للمكون الفرعي في نظام الغبار الساخن κ Tuc A: نجم منخفض الكتلة على مدار غريب الأطوار في نظام خماسي هرمي” بقلم TA Stuber، A. Mérand، F. Kirchschlager، S. Wolf، G. Weible، O. Absil، TD Pearce، G. Garreau، J.-C. أوجيرو، دبليو سي دانشي، د. ديفرير، في. فارماز-غوركا، جي دبليو إيسبيل، جيه. كوبوس، إيه في كريفوف، آر. لوجير، ك. أولمان، آر جي بيتروف، بي. بريوليت، جي بي سكوت، ك. تسيششانكافا، وإس. إرتيل، 1 ديسمبر 2025، المجلة الفلكية.
دوى: 10.3847/1538-3881/adfe66

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.