اكتشاف نظام نجمي “كارثي” مداره أقصر مدار على الإطلاق

اكتشف علماء الفلك نظاما نجميا ثنائيا مداره أقصر مدارات النجوم الثنائية المكتشفة على الإطلاق، حيث يستغرق دوران أحدهما حول الآخر 51 دقيقة فقط حسبما نقلت RT.

ويبدو أن هذا النظام هو واحد من فئة نادرة من أنظمة الثنائيات النجمية المعروفة باسم “المتغير الكارثي” (المتفجرة شبه المستعرة)، حيث يدور نجم مشابه لشمسنا على نحو ضيق حول قزم أبيض، وهو قلب كثيف ساخن لنجم محترق.

ويحدث “المتغير الكارثي” عندما يقترب النجمان أخدهما من الآخر على مدى مليارات السنين، ما يتسبب في بدء القزم الأبيض في الالتحام بشريكه، أو في التهام المواد الناتجة عن انفجارات النجم الشريك.

ويمكن أن تنتج هذه العملية ومضات هائلة ومتغيرة من الضوء كان افترض علماء الفلك، منذ قرون، أنها نتيجة لكارثة غير معروفة.

والنظام “الكارثي”، الواقع على بعد نحو 3000 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة هرقل، لديه أقصر مدار مكتشف حتى الآن من نوعه.

وتوصل علماء الفلك في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إلى هذا الاكتشاف والذي تمت تسميته ZTF J1813 + 4251.

وعلى عكس الأنظمة الأخرى التي لوحظت في الماضي، اكتشف الخبراء هذا “المتغير الكارثي” حيث تخفي النجوم بعضها بعضاً عدة مرات، ما سمح للفريق بقياس خصائص كل نجم بدقة.

ثم أجروا عمليات محاكاة لما يفعله النظام على الأرجح اليوم وكيف يجب أن يتطور على مدى مئات الملايين من السنين القادمة.

وقاد هذا العلماء إلى وضع نظرية مفادها أن النجوم تمر حاليا بمرحلة انتقالية، وأن النجم الشبيه بالشمس يدور ويتبرع بالكثير من غلافه الهيدروجيني للقزم الأبيض النهم.

ومع مرور الوقت – يقول علماء الفلك – سيتم تجريد النجم الشبيه بالشمس في النهاية ليتحول إلى نواة كثيفة وغنية بالهيليوم.

وبعد 70 مليون سنة أخرى، سيهاجر النجمان بعد ذلك قريبا أحدهما من الآخر، مع مدار قصير للغاية يصل إلى 18 دقيقة فقط، قبل أن يبدأا في التوسع والانجراف بعيدا.

ومنذ عقود، توقع العلماء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وفي أماكن أخرى أن تنتقل هذه المتغيرات الكارثية إلى مدارات فائقة القصر – ولكن هذه هي المرة الأولى التي تتم فيها ملاحظة مثل هذا النظام الانتقالي بشكل مباشر.

وقال كيفن بيردج، من قسم الفيزياء بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “هذه حالة نادرة حيث اكتشفنا أحد هذه الأنظمة أثناء عملية التحول من الهيدروجين إلى تراكم الهيليوم”.

وتوقع الناس أن تنتقل هذه الأجسام إلى مدارات فائقة القصر، وقد نوقش لفترة طويلة ما إذا كان بإمكانها أن تقصر بما يكفي لإصدار موجات جاذبية يمكن اكتشافها.

واكتشف بيردج وزملاؤه النظام الجديد ضمن كتالوج واسع من النجوم، الذي رصدته Zwicky Transient Facility (ZTF)، وهو مسح يستخدم كاميرا متصلة بتلسكوب في مرصد Palomar في كاليفورنيا لالتقاط صور عالية الدقة لمساحات واسعة من السماء.

والتقط المسح أكثر من 1000 صورة لكل نجم من أكثر من مليار نجم في السماء، وسجل سطوع كل نجم متغير على مدار أيام وشهور وسنوات.

وقام بيردج بتمشيط الكتالوج، بحثا عن إشارات للأنظمة ذات المدارات الفائقة القصر، والتي يمكن أن تكون ديناميكياتها شديدة جدا لدرجة أنها يجب أن تطلق دفعات دراماتيكية من الضوء وتنبعث من موجات الجاذبية.

ويبدو أن هذه تومض بشكل متكرر (مع فترة أقل من ساعة)، ترددات تشير عادة إلى نظام مكون من جسمين على الأقل يدوران أحدهما حول الآخر، حيث يتقاطع أحدهما مع الآخر ويحجب ضوءه لفترة وجيزة.

واستخدم بيردج خوارزمية للتخلص من أكثر من مليار نجم، تم تسجيل كل منها في أكثر من 1000 صورة، وتم تحديدها في النهاية على أنها ZTF J1813 + 4251.

وشرح بيردج: “ظهر هذا النظام، حيث رأيت كسوفا يحدث كل 51 دقيقة، وقلت، حسنا، هذا بالتأكيد ثنائي”.

ووجد العلماء أن الجسم الأول من المحتمل أن يكون قزما أبيض، حجمه 1/100 من حجم الشمس ونحو نصف كتلتها.

والثاني كان نجما شبيها بالشمس يحتضر، بحجم وكتلة تقارب عُشر الشمس (بحجم كوكب المشتري تقريبا).

ورغم أن هذا النجم يشبه الشمس، لكن الشمس لا يمكن أن تتناسب مع مدار أقصر من ثماني ساعات، ولذلك، أدرك العلماء أن ZTF J1813 + 4251 كان على الأرجح “متغيرا كارثيا”، وهو اكتشاف يعني أنه أقصر مدار “متغير كارثي” تم اكتشافه حتى الآن.