اكتشف علماء الفلك مجموعة من النجوم تمثل “الحلقة المفقودة” في تطور الأنظمة الثنائية التي أصبحت في النهاية نجومًا نيوترونية متصادمة.
يُعتقد أن أحداث الاندماج المتفجرة هذه ، المسماة “kilonovas” ، تولد ظروفًا عنيفة تؤدي إلى تشكيل عناصر أثقل من الحديد ، بما في ذلك الفضة والذهب والبلاتين ، والتي لا يمكن إنشاؤها في قلب النجوم. لذلك فإن دمج النجوم النيوترونية أمر حيوي لتشتت العناصر الثقيلة في جميع أنحاء الكون.
يأتي الجزء المفقود من القصة التطورية للكيلونوفا في شكل نجوم في أنظمة ثنائية تم تجريد طبقاتها الخارجية من الهيدروجين بعيدًا بواسطة نجم مرافق. هذا يترك وراءه نجمًا مكشوفًا طبقات خارجية كثيفة وساخنة من الهيليوم تم تشكيلها بعمق مع النجم عبر اندماج الهيدروجين.
لقد عرف علماء الفلك وجود نجوم منخفضة الكتلة (أقزام فرعية) ونجوم جرداء عالية الكتلة (نجوم وولف رايت) من هذا النوع لبعض الوقت ، ولكن هذه الأنواع إما صغيرة جدًا أو كبيرة جدًا بحيث لا تؤدي إلى أنظمة يمكن أن تتطور إلى كيلونوفا. ومع ذلك ، فإن الكتلة المتوسطة التي جردت نجوم الهليوم بكتل تتراوح بين ضعفين وثمانية أضعاف كتلة الشمس ، والتي تعد مناسبة تمامًا لمثل هذا الحدث ، كانت بعيدة المنال. أدى عدم اكتشاف هذه النجوم ذات الحلقة المفقودة إلى حدوث ما يسمى بـ “فجوة كتلة نجم الهليوم” التي جعلت العلماء يتساءلون عما إذا كانت نماذج دورة حياة النجوم الضخمة يمكن أن تكون خاطئة.
متعلق ب: نجم فوضوي يتجه ببطء نحو موت عنيف بينما يشاهده علماء الفلك في الوقت الفعلي
في دراسة جديدة ، اكتشف فريق بقيادة الأستاذة المساعدة في جامعة تورنتو ماريا دروت 25 مثالاً محتملاً يتوافق سطوعها ودرجات حرارتها مع هذه الروابط النجمية المفقودة.
كتب المؤلفون في الدراسة: “النجوم المجردة التي تم تحديدها هنا هي بالتالي ذات قيمة لتقييد الخصائص الفيزيائية لهذه المجموعة المهمة ولكن المراوغة”. “مع الكتل المقدرة بحوالي اثنين إلى ثمانية كتل شمسية ، فإنها تملأ فجوة كتلة نجم الهيليوم ، وتربط الأقزام الفرعية بنجوم وولف رايت وتمثل العينة الأولى من الأسلاف الأكثر احتمالية للمستعرات الأعظمية التي يمكن دراستها. بالتفصيل.”
تطور كيلونوفا
تبدأ نجوم الهليوم المجردة من الكتلة المتوسطة حياتها كعمالقة كتلتها ثمانية إلى 25 ضعف كتلة الشمس. توجد في نظام ثنائي مع نجم آخر يسحب طبقاتها الخارجية تدريجياً.
عندما ينفد وقود الاندماج النووي للنجم المجرد ، فإنه يخضع لنوع من الانفجار الكوني يسمى سوبر نوفا فائق التجريد ، والذي يقذف القليل من المواد ولكنه يترك وراءه نجمًا نيوترونيًا. عند هذه النقطة ، تنقلب الجداول ، ويبدأ ذلك النجم النيوتروني المولود حديثًا في التغذي على نجمه المرافق ، مما يؤدي إلى تعرض رفيقه أيضًا لانفجار سوبرنوفا شديد التجريد.
والنتيجة هي نظام ثنائي نجمي نيوتروني يتألف من جثتين نجميتين كثيفتين مرتبطتين بإحكام ينبعثان من موجات الجاذبية وهما يدوران حول بعضهما البعض. هذه الموجات الثقالية ، تموجات في الزمكان تنبأ بها ألبرت أينشتاين لأول مرة في نظريته عن الجاذبية عام 1915 ، النسبية العامة ، تحمل باستمرار الزخم الزاوي من ثنائي النجم النيوتروني ، مما يتسبب في دوامة البقايا النجمية معًا بشكل أسرع وأسرع حتى تصطدم وتندمج. في كيلونوفا.
معظم هذه العملية في المستقبل البعيد لأنظمة نجم الهليوم ذات الكتلة المتوسطة التي عثر عليها دروت وزملاؤها.
كيف وجد علماء الفلك الحلقة المفقودة
يشك الفريق في أن السبب وراء صعوبة رصد هذه الروابط النجمية المفقودة هو أن الضوء الذي تشعه في الطيف البصري تهيمن عليه الانبعاثات الصادرة من النجوم المصاحبة التي تحترق الهيدروجين حاليًا.
عمل الباحثون على حل هذا الإزعاج من خلال البحث عن هذه النجوم في ضوء الأشعة فوق البنفسجية بدلاً من ذلك ، واستهدفوا اثنين من جيران مجرتنا درب التبانة ، وهما المجرات القزمة سحابة ماجلان الكبيرة وسحابة ماجلان الصغيرة ، في البيانات التي تم جمعها بواسطة تي.هو مرصد نيل جيريلز سويفتمسح سحابة Magellanic. كشف هذا العمل عن 25 مصدرًا يُتوقع أن تندلع في نهاية المطاف في مستعرات أعظم نواة مجردة ، مما يؤدي إلى ثنائي نجم نيوتروني سوف يتصاعد معًا ويدمج.
قد تساعد هذه الدراسة التفصيلية لنجوم فجوة الكتلة هذه في حل لغز يتعلق بنجم هيليوم متوسط الكتلة تم العثور عليه في يونيو من هذا العام بواسطة فريق بقيادة الباحث في جامعة هايدلبرغ فارشا راماشاندران ، على شكل نجم خفيف عملاق في سحابة ماجلان الصغيرة.
“مع اكتشافنا ، نثبت أن السكان المفقودين منذ فترة طويلة لهذه النجوم موجود بالفعل!” قال راماشاندران في أ بيان الشهر الماضي. “لكن النتائج التي توصلنا إليها تشير أيضًا إلى أنها قد تبدو مختلفة تمامًا عما كنا نتوقعه”.
لم تفقد النجمة راماشاندران وفريقها طبقاتها الخارجية تمامًا ، وبدلاً من ذلك احتفظت بكمية صغيرة ولكنها كافية من الهيدروجين فوق قلب الهيليوم. إذا كان هذا هو الحال مع نجوم الهيليوم الأخرى ذات الكتلة المتوسطة ، فقد يجعلها تبدو أكبر بكثير وأكثر برودة مما هي عليه بالفعل. لذلك من المحتمل أن تكون هذه النجوم المجردة جزئيًا مختبئة في مرأى من الجميع طوال الوقت.
تم قبول الدراسة الجديدة للنشر في مجلة Science. نسخة ما قبل الطباعة من الورقة متاحة حاليًا على موقع مستودع الورق arXiv.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”