ما الذي يجعل هذا القزم الأبيض منخفض الكتلة "مستحيلاً"؟

صورة فنان لقزم أبيض يمر أمام نجم قزم أحمر. عندما يمر القزم الأبيض أمام رفيقه الأكبر ، ينحني ويكبر ضوء نجم الخلفية.

(الصورة: © NASA / JPL-Caltech)

اكتشف العلماء غريبًا للغاية ، "مستحيل" نجم قزم أبيض في اكتشاف يشير إلى أن هذه الأشياء أكثر شيوعًا من المشتبه به - أو أن شيئًا غريبًا يحدث.

الأقزام البيضاء هي نوى نجمية خلفها نجوم مثل شمسنا. مع نفاد الوقود من هذه النجوم ، فإنها تتخلص من طبقاتها الخارجية وتترك وراءها قلبًا يبرد على مدى مليارات السنين. تعتمد كتلة القزم الأبيض على كتلة النجم الأصلي ، والذي يعكس بدوره عمره.

تعني هذه العلاقات أنه يمكن للباحثين استخدام كتلة قزم أبيض لحساب عمره. وعلى مدى العقد الماضي ، اكتشف علماء الفلك حوالي 100 قزم أبيض بكتلة منخفضة للغاية يبدو أنهم أكبر سنا من 14.8 مليار عام.

حتى الآن ، عالج الفلكيون هذا اللغز من خلال ملاحظة أن كل هذه الأشياء تقريبًا تحدث مع نجم مصاحب التي يمكن أن تتسرب من بعض كتلة القزم الأبيض ، مما يجعلها تبدو أكبر مما هي عليه في الواقع. لكن حفنة صغيرة جدًا من هذه الأقزام البيضاء ذات الكتلة المنخفضة للغاية ليس لديهم أي رفيق يلومون على تغييرهم في الكتلة ، مما يثير السؤال حول كيفية وجود هذه الأشياء.

في بحث جديد ، يصف العلماء العثور على قزم أبيض منخفض الكتلة للغاية لديه رفيق ، لكن هذا النجم بعيد بما فيه الكفاية بحيث لا يمكنه أن يسرق كتلة القزم الأبيض. نظرًا لأن احتمالات اكتشاف مثل هذا الزوج بالأداة المستخدمة من قبل العلماء منخفضة جدًا ، فقد يعني الاكتشاف أن الأقزام البيضاء "المستحيلة" أكثر شيوعًا بكثير مما كان يتصور سابقًا.

وقال كينتو ماسودا ، المؤلف الرئيسي في بحث جديد يصف البحث والفلكي في جامعة برينستون ، لموقع Space.com: "تشير هذه النتائج إلى وجود شيء مفقود في فهمنا الحالي لتكوين القزم الأبيض منخفض الكتلة و / أو التفاعلات الثنائية". البريد الإلكتروني.

لغز قزم أبيض

استخدم ماسودا وزملاؤه البيانات التي جمعتها أداة ناسا الشهيرة لصيد الكوكب ، تلسكوب كيبلر الفضائي. وجد العلماء آلاف الكواكب والمرشحين للكواكب الخارجية في البيانات التي جمعها كبلر خلال مهمته الابتدائية الممتدة لمدة تسع سنوات. تعثر الأداة على الكواكب على شكل تراجع إيقاعي في سطوع النجم. يحدث التعتيم بسبب انزلاق الكوكب بين النجم وكيبلر ، الذي يسمى العبور.

لكن التلسكوب الفضائي أنتج ثروة من الاكتشافات الفلكية أيضًا. في العام الماضي ، لاحظ ماسودا وزملاؤه أن النجم G-8145411 من النوع G يضيء بانتظام ، وهو انعكاس غير عادي لحالات العبور. إذا اصطف زوج من النجوم المدارية مع الأرض ، فإن ضوءها سيتغير مع مرور أحد النجوم أمام الآخر. عادة ، يخفت الضوء ، لأن الضوء الكلي من النظام ينخفض ​​بينما يختفي نجم واحد على الجانب الخلفي.

ومع ذلك ، إذا كان أحد النجوم مضغوطًا بما فيه الكفاية ، مثل قزم أبيض ، فيمكنه ثني ضوء نجمه المرافق عندما يمر أمامه ، تعمل كعدسة لتكبير سطح النجم الأقل كثافة. هذه الظاهرة ، التي يطلق عليها اسم الميكرولين الذاتي عندما تحدث في ثنائي ، ستؤدي إلى نبضات من السطوع.

تم التنبؤ بأنظمة العدسة الذاتية لبعض الوقت ، لكن العلماء لم يتمكنوا من اكتشاف مثل هذا الزوج حتى يتمكن كيبلر من دراسة آلاف أنظمة النجوم في وقت واحد بمرور الوقت. تم اكتشاف أول نظام من هذا النوع في عام 2014 ؛ منذ ذلك الحين ، تم العثور على أربعة آخرين ، بما في ذلك KIC 8145411.

لكن المفاجأة الحقيقية جاءت عندما حول ماسودا وزملاؤه تلسكوب سوبارو في هاواي وتلسكوب 1.5 متر في مرصد فريد لورانس ويبل في أريزونا على النظام المكتشف حديثا.

كشفت ملاحظات المتابعة التي أجراها أن القزم الأبيض كان حوالي خمس كتلة شمسنا ، ضمن فئة الأقزام البيضاء منخفضة الكتلة للغاية. ولكن لمفاجأة العلماء ، كان النجم المرافق يدور بعيدًا جدًا عن القزم الأبيض ليتمكن من سد كتلته. وخلص العلماء إلى أن شيئًا آخر يجب أن يكون مسؤولًا عن مثل هذا العمر الظاهري المنخفض للقزم الأبيض.

تطور كبير

وأضافوا أنه من الممكن أن يكون القزم الأبيض ليس قزمًا أبيض بعد كل شيء. تمكن العلماء فقط من تحديد كتلة الجسم وأنه صغير نسبيًا ؛ الفريق ليس لديه تقدير حجم ثابت. هذا الشك يعني أن الجسم الذي يلمع النجم يمكن أن يكون أكثر كثافة الثقب الأسود أو النجم النيوتروني الذي يحزم نفس الكتلة في مساحة أقل. ومع ذلك ، هناك حجتان ضد أصل أكثر غرابة للكائن الصغير.

أولاً ، الأقزام البيضاء أكثر شيوعًا بكثير من الثقوب السوداء أو النجوم النيوترونية ، مما يجعلها أكثر إحصائيًا لتكون الرفيق الغامض. ربما يكون الأمر الأكثر إثارة للقلق هو أن علماء الفيزياء الفلكية ليس لديهم تفسير جيد لكيفية تشكيل مثل هذا النجم النيوتروني منخفض الكتلة أو الثقب الأسود ، كما قال ماسودا ، ولم يروا أي أمثلة صغيرة أيضًا ، على عكس الأقزام البيضاء منخفضة الكتلة للغاية.

وقال "أعترف أن هذه الحجة قد لا تكون مقنعة تماما ، بالنظر إلى أنه ليس لدينا تفسير جيد لكيفية تشكل هذا القزم الأبيض على أي حال".

إذا كان KIC 8145411 يدور مع قزم أبيض ، فقد يدفع الفلكيين إلى إلقاء نظرة أخرى على ما نعتقد أننا نعرفه حول كيفية تشكل الأقزام البيضاء وكيف تتفاعل مع الصحابة.

قال ماسودا: "لا يمكن لتطور النجم الواحد أن يفسر مثل هذا القزم الأبيض [منخفض الكتلة للغاية] ، لذلك تم افتراض أن التفاعلات مع ثنائي وثيق تلعب دورًا مهمًا". "ولكن مرة أخرى ، يفشل سيناريو التفاعل الثنائي هذا في تفسير المدار الذي تم ملاحظته لنظام KIC 8145411 ، لأن المدار ليس قريبًا كما هو مطلوب حتى يعمل هذا السيناريو. لذا يجب تعديل بعض أجزاء هذه القصة - على الرغم من أننا لا نقوم بذلك" ر الذي يعرف حتى الان ".

قال ماسودا إنه وزملاؤه يخططون لمواصلة البحث عن الأقزام البيضاء الصغيرة في ثنائيات مماثلة لمعرفة المزيد عن ممتلكاتهم.

قال ماسودا: "آمل أن يساعدونا في حل اللغز الذي قدمه نظام KIC 8145411 ، وأن يؤدي إلى فهم أكثر اكتمالاً للأقزام البيضاء في الثنائيات".

يوصف البحث في ورقة نشرت في 5 أغسطس في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.

• تساعد نظرية أينشتاين ID الأولى للكواكب الخارجية خارج درب التبانة
• عدسات الجاذبية الدقيقة - كيف يتم العثور على الكواكب باستخدام هذه التقنية [فيديو]
• ستتحول الشمس إلى كرة بلورية عملاقة بعد موتها