أعطى نجمان نادران يدوران حول بعضهما البعض في رقصة تانجو برية واسعة علماء الفلك فرصة فريدة لدراسة الصفعة اللطيفة للضوء على تنانيرهم المتربة.
الكائن الثنائي المسمى WR 140 محاط بسلسلة من الأصداف المتداخلة من الغبار التي يتم دفعها ببطء إلى الفضاء ، ليس فقط من خلال الرياح النجمية الثنائية للجسيمات المشحونة ، ولكن توهج الإشعاع المنبعث من النجوم نفسها.
لأول مرة ، تمكن العلماء من مراقبة ضغط الإشعاع هذا بشكل مباشر ، باستخدام ملاحظات الأشعة تحت الحمراء من مرصد Keck لتتبع عمود عملاق أثناء توسعها في الفضاء على مدار 16 عامًا.
يساعد هذا في شرح ما نراه في ملف الصورة الأخيرة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ، موضوع أ الورقة الثانية، مما يُظهر النظام الثنائي المشتعل وسط وفرة من قذائف الغبار المتوهجة.
“من الصعب رؤية ضوء النجوم يسبب التسارع لأن القوة تتلاشى مع المسافة ، وتسيطر القوى الأخرى بسرعة” ، يقول عالم الفلك Yinuo Han من جامعة كامبريدج.
“لكي نشهد تسارعًا عند المستوى الذي يصبح فيه قابلاً للقياس ، يجب أن تكون المادة قريبة بشكل معقول من النجم أو يجب أن يكون مصدر ضغط الإشعاع قويًا جدًا. WR 140 هو نجم ثنائي يشحن مجاله الإشعاعي الضاري هذه التأثيرات ، مما يضع في متناول بياناتنا عالية الدقة “.
يقع WR 140 على بعد حوالي 5600 سنة ضوئية في كوكبة Cygnus ، وهو نادر بين النوادر. إنه ما يُعرف باسم ثنائي الرياح المتصادم ، والذي يتكون من نجم وولف رايت نادر للغاية ، ونجم أزرق عملاق من النوع O – كائن نادر آخر.
كما لدينا أوضح سابقا، نجوم وولف رايت حارة جدًا ، ومضيئة جدًا ، وقديمة جدًا ، وتتألق بعيدًا في نهاية عمر تسلسلها الرئيسي. يتم استنفادها بشكل كبير في الهيدروجين ، وغنية بالنيتروجين أو الكربون ، وتفقد الكتلة بمعدل مرتفع للغاية. هذه الكتلة المفقودة عالية أيضًا في الكربون ، الذي يمتص الإشعاع من النجوم ويعيد إرساله كضوء الأشعة تحت الحمراء.
من ناحية أخرى ، تعتبر النجوم من النوع O من بين أكثر النجوم المعروفة ضخامة ، كما أنها شديدة السطوع والحرارة ؛ لأنهم ضخمون للغاية ، وأعمارهم قصيرة بشكل لا يصدق ، وتختفي بعد بضعة ملايين من السنين.
كلا النجمين في نظام WR 140 يتمتعان بالسرعة رياح نجمية، تنفجر في الفضاء بسرعة حوالي 3000 كيلومتر (1،864 ميل) في الثانية. كلاهما يفقد الكتلة بمعدل غاضب جدًا. هذا في الواقع طبيعي جدا لكن النجوم تدور حول بعضها البعض في شكل بيضاوي أو بيضاوي ، مما يعني أنها لا تدور بالتساوي. يرسمون معًا من أجل الاقتراب القريب (periastron) ثم يتباعدون مرة أخرى إلى مسافة كبيرة (apastron).
عند منطقة المحيط ، تتصادم رياحها النجمية القوية ، محدثة صدمات ونفخة عملاقة من الغبار تتوسع للخارج ، مكونة غلافًا من الغبار. تدور النجوم حول بعضها مرة واحدة كل 7.94 سنة ، مما يعني أن كل قذيفة جديدة يتم إنشاؤها بعد 7.94 سنة من آخرها. تعني هذه القدرة على التنبؤ أن أشياء مثل WR 140 هي أشياء رائعة لدراسة إنتاج الغبار وتسارعه.
لكن ربما لاحظت أن شكل الأصداف غريب ، حيث يمتد جانب واحد ، مما ينتج عنه ما تم وصفه بـ “طوق“الشكل. هذا يمثل تحديًا للتفسير من خلال الرياح النجمية وحدها.
“في حالة عدم وجود قوى خارجية ، يجب أن يتمدد كل لولب من الغبار بسرعة ثابتة ،” يقول هان.
“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 “.
لكن هناك تفسير آخر: ضغط الإشعاع. يمارس الإشعاع الكهرومغناطيسي – الضوء – ضغطًا ضئيلًا للغاية على كل ما يصطدم به ، بسبب انتقال الزخم من الفوتون إلى السطح. الفوتونات صغيرة جدًا وعديمة الكتلة لدرجة أن هذا لن يؤثر على حياتك اليومية ، لكن النجوم تطلق الكثير من الإشعاع القوي. بدون ترشيح ، وفي فراغ الفضاء ، يمكنه في الواقع دفع المادة. هذا هو المبدأ وراء تكنولوجيا الشراع الضوئي.
عندما قام الفريق بتضمين ضغط الإشعاع في نماذجهم WR 140 ، تمكنوا من إعادة إنتاج الشكل الغريب للقذائف التي تنتفخ حول الثنائي.
“بمعنى ما ، كنا نعلم دائمًا أن هذا يجب أن يكون سبب التدفق الخارجي ، لكنني لم أحلم أبدًا أننا سنكون قادرين على رؤية الفيزياء تعمل مثل هذا ،” يقول عالم الفيزياء الفلكية بيتر توثيل من جامعة سيدني باستراليا.
“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.”
الكون حقا مليء بالعجائب.
تم نشر بحث الفريق في طبيعة سجية، والورقة الثانية حول ملاحظات JWST بتنسيق علم الفلك الطبيعي.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”
