في تموز (يوليو) ، ظهرت صورة جديدة محيرة لنظام نجمي متطرف بعيد محاط بحلقات هندسية سريالية متحدة المركز حتى أن علماء الفلك يخدشون رؤوسهم. جاءت الصورة ، التي تبدو وكأنها نوع من "بصمة الإبهام الكونية" ، من تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، أحدث مرصد ناسا الرائد.
أضاء الإنترنت على الفور بالنظريات والتكهنات. حتى أن البعض على الهامش البري ادعوا أنه دليل على "الهياكل الضخمة الغريبة" من أصل غير معروف.
لحسن الحظ ، كان فريقنا في جامعة سيدني يدرس بالفعل هذا النجم بالذات ، المعروف باسم WR140 ، لأكثر من 20 عامًا - لذلك كنا في موقع ممتاز لاستخدام الفيزياء لتفسير ما نراه.
نموذجنا ، نشرت في الطبيعة, يشرح العملية الغريبة التي ينتج بها النجم النمط المبهر للحلقات التي تظهر في صورة Webb (نفسها الآن نشرت في طبيعة علم الفلك).
أسرار WR140
WR140 هو ما يسمى ب نجم وولف رايت. هذه من بين أكثر النجوم المعروفة تطرفا. في عرض نادر ولكنه جميل ، يمكن أن ينبعث منها في بعض الأحيان عمودًا من الغبار في الفضاء يمتد مئات أضعاف حجم نظامنا الشمسي بأكمله.
إن مجال الإشعاع حول وولف-رايتس شديد الكثافة ، والغبار والرياح تندفع نحو الخارج بسرعة آلاف الكيلومترات في الثانية ، أو حوالي 1 في المائة من سرعة الضوء. في حين أن جميع النجوم لها رياح نجمية ، فإن هؤلاء المتفوقين يقودون شيئًا أشبه بإعصار نجمي.
بشكل حاسم ، تحتوي هذه الرياح على عناصر مثل الكربون التي تتدفق لتشكيل الغبار.
WR140 هو واحد من عدد قليل من نجوم Wolf-Rayet المغبرة الموجودة في النظام الثنائي. إنه في مدار مع نجم آخر ، وهو في حد ذاته عملاق أزرق ضخم له رياح شرسة خاصة به.
لا يُعرف سوى عدد قليل من الأنظمة مثل WR140 في مجرتنا بأكملها ، إلا أن هذه الأنظمة القليلة المختارة تقدم أكثر الهدية غير المتوقعة والأكثر جمالًا لعلماء الفلك. الغبار لا يخرج ببساطة من النجم ليشكل كرة ضبابية كما هو متوقع ؛ بدلاً من ذلك ، يتشكل فقط في منطقة مخروطية الشكل حيث تتصادم الرياح القادمة من النجمين.
لأن النجم الثنائي في حركة مدارية ثابتة ، يجب أن تدور مقدمة الصدمة هذه أيضًا. ثم يتم لف العمود السخامي بشكل طبيعي في حلزوني ، بنفس الطريقة التي يتم بها لف النفاثة من رشاش الحديقة الدوارة.
ومع ذلك ، فإن WR140 لديها بعض الحيل الأخرى في جعبتها التي تضيف تعقيدًا أكثر ثراءً إلى شاشتها المبهرجة. لا يكون النجمان في مدارات دائرية بل بيضاوية ، علاوة على ذلك ، يتم تشغيل وإيقاف إنتاج الغبار بشكل عرضي مع اقتراب الثنائي من نقطة الاقتراب الأقرب ويغادرانها.
[المحتوى جزءا لا يتجزأ]
نموذج مثالي تقريبًا
من خلال نمذجة كل هذه التأثيرات في الهندسة ثلاثية الأبعاد لعمود الغبار ، تتبع فريقنا موقع ميزات الغبار في الفضاء ثلاثي الأبعاد.
من خلال تمييز صور التدفق المتوسع بعناية والتي تم التقاطها في مرصد كيك في هاواي ، أحد أكبر التلسكوبات البصرية في العالم ، وجدنا أن نموذجنا الخاص بالتدفق المتوسع يناسب البيانات بشكل مثالي تقريبًا.
باستثناء ذرة واحدة. بالقرب من النجم ، لم يكن الغبار في المكان الذي كان من المفترض أن يكون فيه. أدت مطاردة ذلك الشخص غير الملائم إلى ظاهرة لم يتم التقاطها من قبل بالكاميرا.
قوة الضوء
نحن نعلم أن الضوء يحمل زخمًا ، مما يعني أنه يمكنه الضغط على مادة تُعرف باسم ضغط الإشعاع. نتيجة هذه الظاهرة ، في شكل مادة تجوب بسرعة عالية حول الكون ، واضحة في كل مكان.
لكنها كانت عملية صعبة للغاية. تتلاشى القوة بسرعة مع المسافة ، لذلك لكي ترى المادة تتسارع ، عليك تتبع حركة المادة بدقة شديدة في مجال إشعاع قوي.
تبين أن هذا التسارع هو العنصر الوحيد المفقود في نماذج WR140. لم تكن بياناتنا مناسبة لأن سرعة التمدد لم تكن ثابتة: فقد حصل الغبار على دفعة من ضغط الإشعاع.
كان التقاط ذلك لأول مرة أمام الكاميرا شيئًا جديدًا. في كل مدار ، يبدو الأمر كما لو أن النجم يرفع شراعًا عملاقًا مصنوعًا من الغبار. عندما يلتقط الشراع الغباري إشعاعًا كثيفًا يتدفق من النجم ، مثل يخت يصطاد عاصفة ، يقوم الشراع المغبر بقفزة مفاجئة إلى الأمام.
حلقات الدخان في الفضاء
النتيجة النهائية لكل هذه الفيزياء جميلة بشكل مذهل. مثل لعبة الساعة ، ينفث WR140 حلقات دخان منحوتة بدقة مع كل مدار مدته ثماني سنوات.
كل حلقة محفورة بكل هذه الفيزياء الرائعة المكتوبة بتفاصيل شكلها. كل ما علينا فعله هو الانتظار ، والرياح المتوسعة تضخم غلاف الغبار مثل البالون حتى تصبح كبيرة بما يكفي لتصوير تلسكوباتنا.
ثم بعد ثماني سنوات ، يعود الثنائي في مداره وتبدو قذيفة أخرى مماثلة لتلك التي سبقتها ، تنمو داخل فقاعة سابقتها. تستمر القذائف في التراكم مثل مجموعة شبحية من دمى التعشيش العملاقة.
ومع ذلك ، فإن المدى الحقيقي الذي وصلنا إليه في الهندسة الصحيحة لشرح هذا النظام النجمي المثير للفضول لم يتم إعادته إلينا حتى وصلت صورة Webb الجديدة في يونيو.
لم تكن هنا واحدة أو اثنتين ، ولكن أكثر من 17 قذيفة منحوتة بشكل رائع ، كل واحدة منها نسخة طبق الأصل تقريبًا متداخلة داخل القشرة التي تسبقها. وهذا يعني أن القشرة الخارجية الأقدم والمرئية في صورة الويب يجب أن تكون قد تم إطلاقها قبل 150 عامًا تقريبًا من الإصدار الأحدث ، والتي لا تزال في مهدها وتتسارع بعيدًا عن زوج النجوم المضيء الذي يقود الفيزياء في قلب النظام.
بفضل أعمدةها الرائعة وألعابها النارية البرية ، قدمت Wolf-Rayets واحدة من أكثر الصور إثارة للاهتمام والأكثر تعقيدًا التي تم إصدارها بواسطة تلسكوب Webb الجديد.
كانت هذه واحدة من أولى الصور التي التقطها ويب. علماء الفلك جميعًا على حافة مقاعدنا ، في انتظار ما سيبعثه هذا المرصد إلينا من عجائب جديدة.
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
الصورة الائتمان: NASA و ESA و CSA و STScI و NASA-JPL و Caltech
