شهد علماء الفلك أحد أكبر نجوم كوننا يتحول إلى جسم نجمي نادر، وقد يكون التحول الدرامي بمثابة مقدمة لانفجار سوبر نوفا قوي يشهد ولادة هذا النجم ثقبًا أسود.
المحكوم عليهم نجم المعني هو WOH G64 (المعروف أيضًا باسم IRAS 04553–6825)، الموجود في مجرة تابعة لـ درب التبانة المعروف باسم سحابة ماجلان الكبرى (LMC)، على بعد حوالي 163000 سنة ضوئية. ويبلغ حجم النجم حوالي 1540 مرة حجم النجم شمس، مع ما يقرب من 30 مرة كتلة نجمنا وسطوعه المذهل 282000 مرة. تم اكتشاف WOH G64 في السبعينيات، وكان يبدو دائمًا وكأنه جهاز العملاق الأحمر نجم محاط بحلقة أو طارة من الغبار الكثيف.
ومع ذلك، في عام 2014، بدأ مظهر هذا العملاق يتغير. ولاحظ فريق من علماء الفلك، بقيادة غونزالو مونيوز سانشيز من المرصد الوطني في أثينا، تغير لون النجم مع زيادة مقابلة في درجة حرارة سطحه. قرر مونيوز سانشيز وزملاؤه أن هذا يمثل تحولًا من عملاق أحمر عملاق إلى عملاق أصفر نادر، وهو ما قد يعني أيضًا أن علماء الفلك يشهدون نجمًا “يموت” في الوقت الفعلي.
قال مونيوز سانشيز لموقع Space.com: “مصير النجوم التي تتراوح كتلتها الأولية بين 23 و30 كتلة شمسية بعد تطورها إلى عمالقة حمراء فائقة لا يزال غير مؤكد. في هذه الحالة، كان WOH G64 هو العملاق الأحمر العملاق الأكثر تطرفًا المعروف، حيث تقدر كتلته بحوالي 28 كتلة شمسية”. “لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت هذه النجوم تنفجر مثل المستعرات الأعظم، تنهار مباشرة في الثقوب السوداء، أو يتطورون من مرحلة العملاق الأحمر العملاق إلى مرحلة العملاق الأصفر الزائد قبل إنهاء حياتهم. “قد يكون WOH G64 هو الحل لهذا السؤال.”
تمثل نتائج الفريق أول دليل على أن جسمًا نجميًا متطرفًا يمكن أن يغير درجة حرارته ويتطور من الأحمر إلى الأصفر في غضون عام، وبطريقة سلسة وصامتة.
وتابع مونيوز سانشيز: “هذا أمر مثير للدهشة بشكل خاص لأن التغيرات السريعة في النجوم ترتبط عادة بعمليات عنيفة أو مفاجئة”.
ومع ذلك، لم يكن هذا كل ما اكتشفه الفريق حول هذا النجم الهائل. ووجد العلماء أيضًا أن WOH G64 ليس وحده.
عش سريعًا، مت شابًا…ولكن ليس وحدك
بعمر 5 ملايين سنة فقط، يعد WOH G64 شابًا كونيًا مقارنة بالنجوم الأخرى مثل شمسنا المتوسطة العمر التي يبلغ عمرها 4.6 مليار سنة، لذلك قد يبدو من الظلم الكوني أنها تواجه نهاية حياتها. هذا هو الحال لأن النجوم الضخمة مثل هذا “تعيش بسرعة وتموت شابة”، وتستهلك مخزونها من الوقود اللازم للاندماج النووي بسرعة أكبر من النجوم ذات الحجم المتواضع.
على الرغم من أن هذا العمر القصير ينطبق على جميع النجوم الضخمة، إلا أن المراحل النهائية من حياة هؤلاء النجوم العملاقة ليست مؤكدة تمامًا. على سبيل المثال، ليس كل العمالقة الحمراء الفائقة تتخلص من طبقاتها الخارجية عندما ينكمش قلبها لتصبح عمالقة صفراء مفرطة.
وقال مونيوز سانشيز: “إن العمالقة الصفراء الفائقة نادرة للغاية لأنها تمثل مرحلة انتقالية قصيرة العمر بين مرحلة العملاق الأحمر الفائق وانفجار المستعر الأعظم في نهاية المطاف”. “وبالتالي، لا يُعرف حاليًا سوى عدد صغير من العمالقة الصفراء الفائقة المؤكدة، والتي تصل إلى بضع عشرات فقط من الكائنات.”
لكي يحدث هذا التحول العملاق الأصفر، يحتاج النجم الضخم إلى رياح نجمية قوية بما يكفي لتجريد الغلاف الخارجي من المواد النجمية التي سبق أن تساقطت، وهي عملية تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارته. ومع ذلك، فإن العمالقة الحمراء العملاقة اللامعة هي وحدها القادرة على دفع تدفقات خارجية قوية بما يكفي لتحفيز هذه المرحلة الانتقالية التي تؤدي في النهاية إلى موت النجم.
ووجد الفريق أيضًا أن النجم الضخم هو في الواقع جزء من نظام ثنائي، موجود مع نجم مصاحب. وهذا يزيد من تعقيد السبب المحتمل لتحوله إذا كان النجم الرئيسي يسحب المادة من رفيقه بجشع.
وقال مونيوز سانشيز: “قد تلعب التفاعلات الثنائية أيضًا دورًا حاسمًا في تكوين العمالقة الصفراء المفرطة”. “إذا حدث نقل جماعي أو تجريد الغلاف في نظام ثنائي، فيمكن إزالة غلاف العملاق الأحمر العملاق جزئيًا، مما قد يدفع تطوره نحو درجات الحرارة الصفراء.”
وتابع الباحث موضحا أنه في السيناريو الثنائي، الذي يرى أن تطور النجم ناجم عن تفاعلات مع رفيقه، النظام الثنائي كان من الممكن أن يكون مدمجًا في غلاف مشترك، عبارة عن شرنقة من الغاز تحيط بالنجمين اللذين قاما بتكوينهما يظهر كعملاق أحمر فائق. ومن ثم فإن الطرد الجزئي لهذا الغلاف سيكشف عن النجمين.
وأضاف مونيوز سانشيز: “بدلاً من ذلك، على الرغم من أن النظام ثنائي، فقد يكون التحول مدفوعًا بعمليات نجمية جوهرية. في هذه الحالة، ربما يكون النجم قد مر بنوبة ثوران غير عادية استمرت لأكثر من 30 عامًا ويعود الآن إلى حالة صفراء هادئة”. “كلا الاحتمالين نادران للغاية، ومشاهدتهما على فترات زمنية بشرية أمر غير مسبوق تقريبًا.”
وبالتالي، فإن الفريق لا يعرف حتى الآن ما إذا كان تطوره هو نتيجة للتفاعلات بين WOH G64 ورفيقه النجمي الثنائي أو إذا كان التحول جوهريًا للنجم نفسه.
وأوضح مونيوز سانشيز: “تشير الملاحظات الأخيرة إلى أن بعض العمالقة الحمراء المتطرفة الأخرى قد تكون أيضًا في أنظمة ثنائية”. “إن فهم ما إذا كانت الخصائص المتطرفة لهذه النجوم تنشأ من طبيعتها الجوهرية أو من التفاعلات الثنائية أمر بالغ الأهمية لدراسة مجموعات النجوم الضخمة المتطورة، والتنبؤ بموتها، وتفسير المستعرات الأعظم التي تنتجها، وهي ظواهر لا تزال غير مفهومة بالكامل.”
وفهم الطبيعة الثنائية لـ WOH G64 ليس مجرد مفتاح لفهم حياته؛ هذه التفاصيل جزء لا يتجزأ من موتها أيضًا.
واستمرار تبادل الكتلة بين النجوم قد يؤدي إلى اصطدامها واندماج المكونين. ومع ذلك، إذا كانت التفاعلات بين النجوم طفيفة أو معدومة، فإن النجم الرئيسي سيتطور نحو الانهيار الأساسي، مما يؤدي في النهاية إما إلى انفجار سوبر نوفا أو الانهيار المباشر إلى ثقب أسود. “من الناحية الفلكية، يبدو أن WOH G64 هو نظام متطور للغاية، ومن الممكن أن يتعرض لانهيار جوهري “قريبًا”. وقال مونيوز سانشيز: “في هذا السياق، تتوافق كلمة “قريبًا” مع نطاق زمني يتراوح من مائة إلى بضعة آلاف من السنين”. “مثل هذا الحدث سيكون استثنائيا، ويظل من غير المرجح أن يحدث خلال حياتنا.
رغم أننا بالطبع لسنا متأكدين حتى من أن هذا النجم سوف ينفجر على شكل مستعر أعظم”.
نُشرت ورقة بحثية حول هذه النتائج يوم الاثنين (23 فبراير) في المجلة طبيعة.
التعليقات