أتاح النجمان النادران اللذان يدوران حول بعضهما البعض في رقصة تانجو برية واسعة لعلماء الفلك فرصة فريدة لدراسة المسح اللطيف للضوء على التنانير المتربة.
الكائن الثنائي ، المعروف باسم WR 140 ، محاط بطبقة من الغبار يتم دفعها ببطء إلى الفضاء ، ليس فقط بواسطة الجسيمات المشحونة للثنائي ، ولكن أيضًا بواسطة وهج الإشعاع المنبعث من النجوم.
لأول مرة ، تمكن العلماء من تتبع ضغط الإشعاع هذا مباشرة ، باستخدام ملاحظات الأشعة تحت الحمراء من مرصد Keck لتتبع عمود كبير يتوسع في الفضاء على مدار 16 عامًا.
هذا يساعد في تفسير ما نراه أحدث صورة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ، كائن الورقة الثانيةيُظهر ثنائيًا محترقًا في وفرة من قذائف الغبار المضيئة.
“من الصعب رؤية سبب تسارع ضوء النجوم ، لأن القوة تتلاشى مع المسافة ، وتسيطر القوى الأخرى بسرعة.” يقول عالم الفلك Yinuo Han جامعة كامبريدج.
“لرؤية تسارع قابل للقياس ، يجب أن يكون الجسم قريبًا بشكل معقول من النجم أو يجب أن يكون مصدر ضغط الإشعاع قويًا للغاية. WR 140 هو نجم ثنائي يضخم مجال إشعاعه الضاري هذه التأثيرات. فهي في متناول الدقة العالية لدينا بيانات.”
يقع WR 140 على بعد 5600 سنة ضوئية في كوكبة الدجاجة ، وهي أندرها من بين الأبراج النادرة. يُعرف باسم ثنائي الرياح المتصادم ، وهو نجم ولف رايت نادر للغاية ونجم أزرق عملاق من النوع O – كائن نادر آخر.
كما لدينا أوضح في وقت سابق، نجوم وولف رايت حارة جدًا ومضيئة جدًا وقديمة جدًا ، وتحترق في نهاية عمر التسلسل الرئيسي. يتم استنفادها بشكل كبير في الهيدروجين ، وغنية بالنيتروجين أو الكربون ، وتفقد الكتلة بمعدل مرتفع جدًا. هذه الكتلة المفقودة غنية بالكربون ، الذي يمتص الإشعاع من النجوم ويعيد إرساله كضوء الأشعة تحت الحمراء.
من ناحية أخرى ، فإن النجوم من النوع O هي من بين أكثر النجوم المعروفة ضخامة ، وهي الأكثر سخونة وأكثرها سطوعًا ؛ نظرًا لكونها ضخمة جدًا ، فإن عمرها الافتراضي قصير بشكل لا يصدق ، وتومض بعد بضعة ملايين من السنين.
كلا النجمين في نظام WR 140 سريعان نجمة الرياح، ينطلق في الفضاء بسرعة حوالي 3000 كيلومتر (1،864 ميل) في الثانية. لذلك كلاهما يفقد الكتلة بمعدل جنوني للغاية. إنه في الواقع طبيعي تمامًا. 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 مرة أخرى لمسافة أكبر (abastron).
عند الحضيض ، تتصادم رياحها النجمية القوية ، محدثة صدمات وتتوسع للخارج لتشكل غلافًا من الغبار. تدور النجوم حول بعضها كل 7.94 سنة ، مما يعني أن كل قذيفة جديدة تكونت بعد 7.94 سنة من آخرها. هذا التوقع يجعل أشياء مثل WR 140 كائنات جذابة لدراسة إنتاج الغبار وتسارعه.
لكن ربما لاحظت أن شكل الأصداف غريب ، حيث يمتد جانب واحد ، مكونًا ما يوصف بـ “”.سنجاب“الشكل. من الصعب التفسير من الرياح النجمية وحدها.
“في حالة عدم وجود قوى خارجية ، يجب أن تتمدد كل دوامة غبار بسرعة ثابتة.” يقول هان.
“لقد كنا مرتبكين في البداية لأننا لم نتمكن من جعل نموذجنا يطابق الملاحظات ، حتى أدركنا أخيرًا أننا نشهد شيئًا جديدًا. لم تكن البيانات مناسبة لأن سرعة التوسع لم تكن ثابتة ، بل كانت متسارعة. نحن التقطها على الكاميرا لأول مرة.
لكن هناك تفسير آخر: ضغط الإشعاع. بسبب انتقال الزخم من الإشعاع الكهرومغناطيسي – الضوء – الفوتون إلى السطح ، فإنه يمارس ضغطًا ضئيلًا للغاية على أي شيء يعارضه. الفوتونات صغيرة جدًا وعديمة الكتلة بحيث لا تؤثر على حياتك اليومية ، لكن النجوم تصدر إشعاعات أقوى. غير مرشح ، وفي فراغ الفضاء ، يدفع المادة في الواقع. هذا هو المبدأ الكامن وراءه تكنولوجيا Lightsail.
عندما قام الفريق بتضمين ضغط الإشعاع في نماذج WR 140 الخاصة بهم ، تمكنوا من إعادة إنتاج الشكل الغريب للقذائف التي تدور حول الثنائي.
“بطريقة ما ، كنا نعلم دائمًا أن هذا هو سبب المغادرة ، لكنني لم أحلم أبدًا بأن الفيزياء يمكن أن تعمل بهذه الطريقة.” يقول عالم الفيزياء الفلكية بيتر توثيل من جامعة سيدني ، أستراليا.
“عندما أنظر إلى البيانات الآن ، أرى عمود WR140 يتكشف مثل شراع عملاق من الغبار. عندما يلتقط فوتون من النجم الريح ، يندفع فجأة إلى الأمام ، مثل قارب يلتقط عارضة.”
في الواقع ، الكون مليء بالعجائب.
تم نشر دراسة اللجنة طبيعة سجيةوورقة ثانية عن ملاحظات JWST علم الفلك الطبيعي.
