لاحظ علماء الفلك 57 “وجهًا” مختلفًا لنجم منفجر بعيد باستخدام جزيئات مختلفة لالتقاط صورة مختلفة لموت النجوم وتأثيرها على بيئتها. يمكن أن يمنحنا البحث تنبؤًا أكثر اكتمالًا لما سيحدث للشمس خلال حوالي 5 مليارات سنة عندما تبدأ في سكرات موتها وتنتفخ كنجم عملاق أحمر، وتستهلك كواكبها الداخلية، بما في ذلك الأرض.
تم إجراء الملاحظات باستخدام مصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية/تحت المليمترية (ألما)، وهي عبارة عن مجموعة من 66 هوائيًا لاسلكيًا في شمال تشيلي تجتمع معًا لتشكل أكبر مشروع فلكي موجود.
وقال قائد الفريق كييشي أوناكا، من جامعة أندريس بيلو (تشيلي)، في مؤتمر صحفي: “مع ALMA، يمكننا الآن رؤية الغلاف الجوي لنجم يحتضر بمستوى من الوضوح بطريقة مشابهة لما نفعله للشمس، ولكن من خلال العشرات من وجهات النظر الجزيئية المختلفة”. إفادة. “يكشف كل جزيء عن وجه مختلف لـ W Hydrae، مما يكشف عن بيئة ديناميكية ومعقدة بشكل مدهش.
“إن الجمع بين بيانات ALMA وVLT/SPHERE يتيح لنا ربط حركات الغاز والكيمياء الجزيئية وتكوين الغبار في الوقت الفعلي تقريبًا – وهو أمر كان صعبًا حتى الآن.”
تحكي الجزيئات المختلفة قصة مختلفة عن النجوم المحتضرة
إن حساسية ALMA الاستثنائية، القادرة على التقاط ما يعادل التقاط صورة لحبة أرز على مسافة 6.2 ميل (10 كيلومترات)، هي التي سمحت للفريق برؤية الهياكل المتغيرة داخل العملاق الأحمر وغلافه الجوي. وشملت هذه “الكتل والأقواس والأعمدة”، والتي تختلف جميعها اعتمادا على الجزيء الذي تمت دراسته. توفر الجزيئات المختلفة مناظر فريدة لـ W Hydrae لأن الخطوط الطيفية التي يراها ALMA، وهي “بصمات الأصابع” البصرية للمواد الكيميائية المختلفة، تتشكل تحت ظروف مختلفة.
عند النظر إلى العملاق الأحمر في هذه الخطوط الطيفية المختلفة، كان منتفخًا إلى عدة أضعاف حجمه الأصلي. في الواقع، لو تم وضعه في مكان الشمس في النظام الشمسي، فإن طبقاته الخارجية ستبتلع الكواكب على طول الطريق حتى مدار المريخ. وتظهر هذه المناطق الممتدة على شكل سحب منحوتة بفعل الصدمات والنبضات وانتقال الحرارة من النجم المركزي.
أظهرت ملاحظات ALMA اختلافًا في حركة الغاز حول W Hydrae، حيث يتجه الغاز بالقرب من قلب العملاق الأحمر نحو الخارج بسرعة تبلغ حوالي 22400 ميل في الساعة (36000 كم/ساعة)، بينما يتساقط الغاز في الطبقات العليا نحو الداخل بسرعة حوالي 29000 ميل في الساعة (46000 كم/ساعة). يؤدي هذا إلى إنشاء نمط تدفق متعدد الطبقات متغير باستمرار، والذي يتطابق مع النمذجة ثلاثية الأبعاد لكيفية تشكيل خلايا الحمل الحراري والصدمات التي يحركها النبض الغلاف الجوي للعملاق الأحمر.
كان أحد أبرز العناصر في النتائج التي توصل إليها الفريق هو الكشف عن الجزيئات المرصودة والغبار الوليد، والذي ظهر عندما تمت مقارنة نتائج ALMA مع البيانات التي تم جمعها بواسطة أداة SPHERE الخاصة بـ VLT. حقيقة أن مجموعتي الملاحظات تم إجراؤها خلال تسعة أيام فقط بينهما سمحت للفريق بربط كيمياء الغاز بتكوين الغبار في الوقت الفعلي. وجد الفريق أن جزيئات مثل أول أكسيد السيليكون، وبخار الماء، وأول أكسيد الألومنيوم تظهر بالضبط حيث شوهدت سحب الغبار المتكتلة في بيانات VLT. ويشير ذلك إلى أن هذه المواد الكيميائية تشارك بشكل مباشر في تكوين حبيبات الغبار.
ووجدوا أيضًا أن جزيئات أخرى، مثل أول أكسيد الكبريت، وثاني أكسيد الكبريت، وأكسيد التيتانيوم، وربما ثاني أكسيد التيتانيوم، تتداخل مع الغبار في بعض المناطق حول W Hydrae، وبالتالي قد تساهم في تكوين الغبار من خلال الكيمياء المدفوعة بالصدمات. من ناحية أخرى، تم العثور على جزيئات مثل سيانيد الهيدروجين تتشكل بالقرب من النجم ولكن لا يبدو أنها تشارك بشكل مباشر في تكوين الغبار.
عندما تتخلص النجوم المحتضرة مثل W Hydrae من طبقاتها الخارجية، فإنها تُثري محيطها الكوني، أو الوسط البينجمي، بجزيئات تصبح اللبنات الأساسية للنجوم والكواكب الجديدة. يمكن أن يساعد هذا البحث وملاحظات تكوين الغبار والتدفقات الخارجة من العملاق الأحمر على فهم أفضل لكيفية فقدان نجوم AGB لكتلتها، وهي واحدة من أطول المشكلات التي لم يتم حلها في الفيزياء الفلكية النجمية.
وقال عضو الفريق كا تات وونغ، من جامعة أوبسالا: “إن فقدان الكتلة في نجوم AGB هو أحد أكبر التحديات التي لم يتم حلها في الفيزياء الفلكية النجمية”. “باستخدام ALMA، يمكننا الآن مراقبة المناطق التي يبدأ فيها هذا التدفق بشكل مباشر، حيث تتفاعل الصدمات والكيمياء وتكوين الغبار. يمنحنا W Hydrae فرصة نادرة لاختبار وتحسين نماذجنا ببيانات حقيقية تم حلها مكانيًا.”
قد يكون W Hydrae أيضًا بمثابة كرة بلورية علمية، حيث يوفر لمحة عامة عن مصير الشمس وكيف سيثري نجمنا فناءنا الخلفي الكوني بالمواد اللازمة للنجوم والكواكب الجديدة، وحتى الحياة نفسها.
تم نشر بحث الفريق في 2 ديسمبر في المجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية.
التعليقات