لقد وجد علماء الفلك قزمًا أبيضًا كان يومًا قزمًا أبيض. اندمج الزوجان في واحد قبل 1.3 مليار سنة. النجم الناتج ، المسمى WDJ0551 + 4135 ، يبعد حوالي 150 سنة ضوئية.
القزم الأبيض هو الحالة النهائية للنجوم مثل شمسنا. بمجرد استهلاكهم للوقود النووي ، يطردون موادهم الخارجية. ما تبقى هو مجموعة من المادة كثيفة بشكل لا يوصف ، دون حدوث اندماج. لمعانها يأتي من طاقتها الحرارية المخزنة.
"هذا النجم ظهر كشيء لم نره من قبل."
المؤلف الرئيسي مارك هولاندز ، جامعة وارويك.
هذا القزم الأبيض يختلف عن الآخرين. عادة ، لا يحتوي جو القزم الأبيض على الكثير من الكربون. لكن WDJ0551 + 4135 له جو ذو مستويات مرتفعة من الكربون. كما أنها أكبر بكثير من القزم الأبيض النموذجي.
كلتا هاتين الخاصيتين برزت إلى علماء الفلك وراء دراسة جديدة أعلنت الاكتشاف. الباحث الرئيسي للدراسة هو الدكتور مارك هولاندز ، من قسم الفيزياء في جامعة وارويك. الدراسة بعنوان "قزم أبيض فائق الكتلة مع جو مختلط من الهيدروجين والكربون كعامل اندماج محتمل." تم نشره في طبعة 2 مارس من مجلة Nature Astronomy.
قبل أن يصبح النجم قزمًا أبيض ، يمر بمرحلة عملاقة حمراء. إذا لم يكن لدى العملاق الأحمر كتلة كافية لدمج الكربون ، فإن الكربون والأكسجين سيتجمعان في كتلة في مركز النجم. عندما يلقي النجم طبقاته الخارجية ، فإنه يترك في النهاية وراءه فقط بقايا قزم أبيض. تتكون معظم الأقزام في المقام الأول من الكربون والأكسجين ، على الرغم من وجود أنواع أخرى.
لكن عادة ، هذا الكربون غير مرئي. عادة ما تمنعه طبقة سميكة من الهيليوم. في دراستهم ، استخدم الفريق تلسكوب William Herschel لفحص القزم الأبيض الطيفي. أظهر ذلك أن الغلاف الجوي يحتوي على نسبة عالية من الكربون بشكل غير عادي ، وهو أمر لا يمكن أن يكون ممكنًا.
"لقد برز هذا النجم كشيء لم نره من قبل. قد تتوقع رؤية طبقة خارجية من الهيدروجين ، مختلطة في بعض الأحيان بالهيليوم ، أو مجرد مزيج من الهيليوم والكربون ، ”قال المؤلف الرئيسي هولاندز في بيان صحفي. "لا تتوقع أن ترى هذا المزيج من الهيدروجين والكربون في نفس الوقت الذي يجب أن تكون فيه طبقة سميكة من الهيليوم بينهما تمنع ذلك. عندما نظرنا إليها ، لم يكن لها أي معنى ".
من الناحية النجمية ، معظم الأقزام البيضاء ليست بهذه الضخامة. يبلغ حجمها عادة 0.6 مرة مثل شمسنا. لكن WDJ0551 + 4135 مختلف. تبلغ كتلته ضعف كتلة القزم الأبيض النموذجي عند 1.14 كتلة شمسية. لا يزال مضغوطًا للغاية لجسم بهذه الكتلة الكبيرة ، تمامًا مثل الأقزام البيضاء الأخرى. يبلغ قطرها حوالي ثلثي الأرض فقط.
كما أن سرعتها عبر الفضاء لا تتطابق مع الأقزام البيضاء الأخرى. يستخدم الفلكيون مصطلح "معيار الراحة المحلي" لوصف متوسط حركة المادة في درب التبانة. بين 202-241 كم / ثانية. ولكن WDJ0551 + 4135 يسافر بسرعة 129؟ ±؟ 5؟ كم?1 نسبة إلى مستوى الراحة المحلي ، أسرع بكثير من المواد الأخرى.
نظرًا لأن النجوم الأكبر سناً تسافر أسرع من النجوم الصغيرة حيث يدوران في درب التبانة ، يجب أن يكون هذا القزم الأبيض أكبر سنًا. في الواقع ، سرعته العالية تعني أنه أسرع من 99٪ من الأقزام البيضاء الأخرى في المجرة. يقول المؤلفون في دراستهم: "وجدنا أن هذه السرعة تكون عند النسبة المئوية 99 من توزيع السرعة ثلاثي الأبعاد (3D) للأقزام البيضاء القريبة ذات الأحجام المطلقة المماثلة. نظرًا لزيادة تشتت السرعة النجمية مع تقدم عمر النظام ، قد تدل الخواص الحركية السريعة لـ WD J0551 + 4135 على أن عمر النظام أقدم بكثير مما يعنيه ببساطة من التبريد القزم الأبيض ".
جميع الخصائص الثلاثة تميزها عن الأقزام البيضاء الأخرى: سرعتها / عمرها ، وكتلتها ، وكربونها المرئي.
"الطريقة الوحيدة لتفسيرها هي ما إذا تم تشكيلها من خلال اندماج قزمين أبيضين."
رائد مؤلف HOLLANDS ، جامعة WARWICK.
قال هولاندز: "لدينا تركيبة لا يمكننا تفسيرها من خلال التطور النجمي الطبيعي ، كتلة مرتين في المتوسط لقزم أبيض ، وعمر حركي أكبر من ذلك المستدل من التبريد". "نحن على يقين من كيفية تشكيل نجم واحد قزم أبيض ويجب ألا يفعل ذلك. الطريقة الوحيدة لتفسيرها هي إذا تم تشكيلها من خلال دمج قزمين أبيضين. "
من المحتمل أن يكون القزم المدمج نتيجة لمليارات السنين من التطور النجمي في نظام النجوم الثنائية. يصل أحد النجم إلى مرحلته العملاقة الحمراء قبل شريكه ، ويوسع ، يلف الشريك. عندما يتقلص النجم الأول ، يقترب المدار بين الاثنين. ثم يمر النجم الثاني بمرحلة عملاقة حمراء ، ويوسع ويغلف الآخر.
يستغرق الأمر مليارات السنين ، ولكن في النهاية ، فإن انبعاث الموجة التثاقلية يجعل المد يتقلص أكثر. النهاية في الأفق ، أو الزواج ربما ، وعندما ينكمش المدار بشكل كاف ، اندمجت النجوم في واحد.
"ليس هناك الكثير من الأقزام البيضاء بهذه الكتلة الضخمة ، على الرغم من وجود أكثر مما تتوقع أن ترى ما يعني ضمنا أن بعضها قد تكونت من عمليات الاندماج".
رائد مؤلف HOLLANDS ، جامعة WARWICK.
توقع علماء الفلك وجود أقزام بيضاء مدمجة ، لكن هذا لا يزال يخالف التوقعات. ويتوقعون أن تكون عمليات الاندماج بين قزمين أبيضين مختلفين الحجم. ولكن يبدو أن WDJ0551 + 4135 هو اندماج بين الأقزام ذات الحجم المماثل.
هناك حد كتلة أعلى للأقزام البيضاء ، حتى بالنسبة للزوج الذي اندمج. إذا كان الجسم النجمي الناتج ضخمًا بما فيه الكفاية ، فسوف ينفجر على أنه مستعر أعظم حراري هارب. يعتقد علماء الفيزياء الفلكية أن الحد الأقصى هو 1.4 كتلة شمسية ، لكنهم ليسوا متأكدين. من الممكن أن تنفجر الأجسام على شكل مستعرات أعظمية عند أقل من 1.4 كتلة شمسية. عند 1.14 كتلة شمسية ، يساعد هذا القزم الأبيض علماء الفيزياء الفلكية على فهم الحد الأقصى للكتلة.
يمكن للعلماء فهم عمر القزم الأبيض من خلال النظر في درجة حرارته. لا تولد الأقزام البيضاء أي حرارة لأنه لم يعد هناك اندماج. إنها تشبه الجمر أكثر من النجوم ، ومن خلال مراقبة تبريد النجم ، يمكنهم تحديد عمره. ولكن عندما يندمج قزمان أبيضان ، تبدأ عملية التبريد من جديد.
لا توجد طريقة دقيقة لتحديد عمر هذا الشخص ، وربما يكون القزمان الأبيضان قزمان أبيضان لبلايين السنين قبل الدمج. ومع ذلك ، يعتقد الباحثون أن الاندماج نفسه حدث منذ حوالي 1.3 مليار سنة.
لم يجد العلماء سوى عدد قليل من الأقزام البيضاء المدمجة من قبل. لكن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تحديد المرء من خلال تكوينه.
قال هولاندز: "ليس هناك الكثير من الأقزام البيضاء بهذه الكتلة الضخمة ، على الرغم من وجود أكثر مما تتوقع أن ترى ما يعني ضمنا أن بعضها قد تكونت من عمليات الدمج".
"في المستقبل قد نكون قادرين على استخدام تقنية تسمى علم التنجيم لمعرفة المزيد عن التكوين الأساسي للقزم الأبيض من نبضاته النجمية ، والتي ستكون طريقة مستقلة تؤكد أن هذا النجم يتكون من الاندماج."
وقال: "ربما يكون الجانب الأكثر إثارة لهذا النجم هو أنه ربما فشل في الانفجار على أنه مستعر أعظم - فهذه الانفجارات الضخمة مهمة حقًا في رسم خرائط بنية الكون ، حيث يمكن اكتشافها لمسافات كبيرة جدًا". هولاندز. "ومع ذلك ، لا يزال هناك الكثير من عدم اليقين بشأن نوع الأنظمة النجمية التي تصل إلى مرحلة السوبرنوفا. من الغريب أنه قد يبدو لنا ، أن قياس خصائص هذا المستعر الأعظم "الفاشل" وشبه المستقبل ، يخبرنا الكثير عن مسارات الإبادة الذاتية الحرارية النووية ".
أكثر:
- بيان صحفي: اندمجت نجمتان لتشكيل قزم أبيض هائل
- دراسة: قزم أبيض فائق الكتلة مع جو مختلط من الهيدروجين والكربون كعامل اندماج محتمل
- مجلة الفضاء: النجم الغريب يمكن أن يكون نتيجة لدمج اثنين من الأقزام البيضاء معًا
