عندما تقترب النجوم ذات الوزن المتوسط إلى المتوسط مثل شمسنا من نهاية دورة حياتها ، فإنها تتخلص من طبقاتها الخارجية في النهاية ، تاركة وراءها نجمًا قزمًا أبيض كثيفًا. أصبحت هذه الطبقات الخارجية سحابة ضخمة من الغبار والغاز ، تتميز بألوان زاهية وأنماط معقدة ، تعرف باسم السديم الكوكبي. في يوم من الأيام ، ستتحول شمسنا إلى مثل هذا السديم ، الذي يمكن رؤيته من بعد سنوات ضوئية.
هذه العملية ، حيث يؤدي النجم المحتضر إلى سحابة هائلة من الغبار ، كانت معروفة بالفعل بأنها جميلة وملهمة بشكل لا يصدق بفضل العديد من الصور التي التقطتها هابل. ومع ذلك ، بعد عرض Ant Nebula الشهير مع وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) مرصد هيرشل الفضائياكتشف فريق من علماء الفلك انبعاثًا غير عادي للليزر يشير إلى وجود نظام نجم مزدوج في مركز السديم.
الدراسة بعنوان "هيرشيل مسح السديم الكوكبي (HerPlaNS): ظهرت خطوط الليزر المؤتلف للهيدروجين في Mz 3 "مؤخرًا في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية. وقادت الدراسة إيزابيل اليمان من جامعة ساو باولو ومرصد ليدن ، وتضمنت أعضاء من مركز هيرشل للعلوم ومرصد سميثسونيان للفيزياء الفلكية ومعهد الفلك والفيزياء الفلكية وجامعات متعددة.
سديم النمل (المعروف أيضًا باسم Mz 3) هو سديم كوكبي ثنائي القطب يقع في كوكبة نورما ، ويأخذ اسمه من الفصوص التوأم للغاز والغبار التي تشبه رأس وجسم النملة. في الماضي ، تم تصوير الطبيعة الجميلة والمعقدة لهذا السديم من قبل وكالة ناسا / وكالة الفضاء الأوروبية تلسكوب هابل الفضائي. تشير البيانات الجديدة التي حصل عليها Herschel أيضًا إلى أن سديم Ant Ant يرسل انبعاثات الليزر المكثفة من قلبه.
في الفضاء ، يتم الكشف عن انبعاثات الليزر تحت الحمراء بأطوال موجية مختلفة جدًا وفقط في ظل ظروف معينة ، ولا يُعرف سوى عدد قليل من ليزرات الفضاء. ومن المثير للاهتمام ، كان عالم الفلك دونالد مينزيل - الذي لاحظ وصنف النمل في عام 1920 (وبالتالي لماذا يُعرف رسميًا باسم Menzel 3 بعده) - كان من أول من اقترح أن الليزر يمكن أن يحدث في السديم.
وفقا لمنزل ، في ظل ظروف معينة "يحدث تضخيم الضوء الطبيعي من خلال انبعاثات الإشعاع المحفز" (المعروف أيضًا باسم مصدر الليزر) في الفضاء. كان هذا قبل وقت طويل من اكتشاف أشعة الليزر في المختبرات ، وهي مناسبة يتم الاحتفال بها سنويًا في 16 مايو ، والمعروفة باسم يوم الضوء الدولي لليونسكو. على هذا النحو ، كان من المناسب للغاية أن تم نشر هذه الورقة أيضًا في 16 مايو ، احتفالًا بتطور الليزر ومكتشفه ، ثيودور ميمان.
كما وصفت إيزابيل اليمان ، المؤلفة الرئيسية لورقة بحثية ، النتائج:
"عندما نلاحظ مينزل 3 ، نرى هيكلًا معقدًا بشكل مثير للدهشة يتكون من غاز مؤين ، لكن لا يمكننا رؤية الجسم في مركزه ينتج هذا النمط. بفضل الحساسية ونطاق الطول الموجي الواسع لمرصد Herschel ، اكتشفنا نوعًا نادرًا جدًا من الانبعاث يسمى انبعاث الليزر لخط إعادة تركيب الهيدروجين ، والذي وفر طريقة للكشف عن بنية السديم والظروف المادية ".
وأضافت: "لم يتم تحديد مثل هذا الانبعاث إلا في حفنة من الأشياء من قبل ، ومن قبيل الصدفة السعيدة أننا اكتشفنا نوع الانبعاث الذي اقترحه مينزيل ، في إحدى السدم الكوكبية التي اكتشفها".
يحتاج نوع انبعاث الليزر الذي لاحظوه إلى غاز كثيف قريب جدًا من النجم. من خلال مقارنة الملاحظات من مرصد هيرشل بنماذج السديم الكوكبي ، وجد الفريق أن كثافة الغاز المنبعث من أشعة الليزر كانت حوالي عشرة آلاف مرة أكثر كثافة من الغاز الموجود في السدم الكوكبية النموذجية ، وفي فصوص سديم النمل نفسه.
عادة ، تكون المنطقة القريبة من النجم الميت - في هذه الحالة ، تقريبًا المسافة بين زحل والشمس - فارغة تمامًا لأن موادها تم إخراجها للخارج بعد أن أصبح النجم مستعر أعظم. سوف يسقط أي غاز عالق عليه قريبًا. ولكن كما قال البروفيسور ألبرت زيجلسترا ، من مركز جودريل بنك للفيزياء الفلكية ومؤلف مشارك في الدراسة ، فقد قال:
"الطريقة الوحيدة لإبقاء هذا الغاز الكثيف قريبًا من النجم إذا كان يدور حوله في قرص. في هذا السديم ، لاحظنا في الواقع قرصًا كثيفًا في الوسط يُرى تقريبًا على الحافة. يساعد هذا الاتجاه على تضخيم إشارة الليزر. يشير القرص إلى وجود رفيق ثنائي ، لأنه من الصعب الحصول على الغاز المنبعث إلى المدار ما لم يتسبب نجم مصاحب في انحرافه في الاتجاه الصحيح. يمنحنا الليزر طريقة فريدة لاستكشاف القرص حول النجم المحتضر ، في عمق السديم الكوكبي ".
في حين أن الفلكيين لم يروا النجم الثاني المتوقع بعد ، فإنهم يأملون في أن تتمكن استطلاعات الرأي المستقبلية من تحديد موقعه ، وبالتالي الكشف عن أصل أشعة Ant Nebula الغامضة. وبذلك ، سيتمكنون من ربط اكتشافين (أي السديم الكوكبي والليزر) قام بهما نفس الفلكي قبل أكثر من قرن. كما أضاف Göran Pilbratt ، عالِم مشروع Herschel التابع لوكالة الفضاء الأوروبية:
"تشير هذه الدراسة إلى أن سديم النمل المميز كما نراه اليوم تم إنشاؤه من الطبيعة المعقدة لنظام النجوم الثنائية ، مما يؤثر على الشكل والخصائص الكيميائية والتطور في هذه المراحل النهائية من حياة النجم. قدم هيرشل قدرات المراقبة المثالية للكشف عن هذا الليزر غير العادي في سديم النمل. سوف تساعد النتائج على تقييد الظروف التي تحدث فيها هذه الظاهرة ، وتساعدنا على صقل نماذجنا للتطور النجمي. ومن الاستنتاج السعيد أيضًا أن مهمة هيرشل كانت قادرة على ربط اكتشافين مينزل معًا منذ قرن تقريبًا ".
الجيل التالي من المقاريب الفضائية التي يمكن أن تخبرنا المزيد عن السديم الكوكبي ودورات حياة النجوم تشمل تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST). بمجرد أن ينتقل هذا التلسكوب إلى الفضاء في عام 2020 ، سيستخدم قدرات الأشعة تحت الحمراء المتقدمة لرؤية الأشياء التي يتم حجبها بواسطة الغاز والغبار. يمكن لهذه الدراسات أن تكشف الكثير عن الهياكل الداخلية للسدم ، وربما تلقي الضوء على سبب إطلاقها بشكل دوري "ليزر الفضاء".
