حل لغز التعتيم العظيم لمنكب الجوزاء رسميا!
حيّر التعتيم العظيم لمنكب الجوزاء علماء الفلك، حيث بدأ النجم العاشر الأكثر سطوعا في سماء الليل بالتعتيم في سبتمبر 2019. وبحلول فبراير 2020، أصبح خافتا بنحو 35٪ في سلوك مثير جدا.
وتُظهر صور سطح النجم التي التُقطت خلال الحدث باستخدام التلسكوب الكبير جدا التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي، بوضوح التغييرات في سطوع منكب الجوزاء. ومع هذه البيانات الجديدة، يقول علماء الفلك، إن بث الغاز المتكثف إلى غبار بسبب تبريد السطح هو في الحقيقة أفضل تفسير مناسب.
وهذا مثير للغاية، لأنه يمكن أن يساعدنا في فهم عملية لطالما كانت لغزا: كيف تقذف النجوم الضخمة كتلتها قبل أن تتسلل إلى مستعر أعظم، وبذر الكون بعناصر ثقيلة.
وقال عالم الفيزياء الفلكية ميغيل مونتارغيس، من مرصد باريس في فرنسا وKU Leuven في بلجيكا: "شهدنا بشكل مباشر تشكيل ما يسمى بغبار النجوم".
وعندما راقب الفلكيون التعتيم العظيم، كان هناك متنافسان رئيسيان لشرح سبب ذلك: تبريد السطح النجمي، أو سحابة الغبار التي يقذفها النجم أثناء تعرضه لفقدان الكتلة.
وتعد العمالقة الحمر مثل منكب الجوزاء غير مستقرة، حيث تبرز مرحلة حياة الشفق بالنسبة للنجوم المتشكلة حقا، والتي تتراوح كتلتها بين 8 و35 ضعف كتلة الشمس. وتحترق هذه النجوم بحرارة شديدة ولها عمر قصير نسبيا؛ يُعتقد أن عمر منكب الجوزاء يتراوح من 8 إلى 8.5 مليون سنة فقط.
وانتفخ منكب الجوزاء إلى عملاق أحمر خارق منذ حوالي 40000 عام. وحتى الآن، نفد الهيدروجين الموجود في قلب النجم، ويقوم بدمج الهيليوم في الكربون والأكسجين. كما تقلص قلب النجم، ما أدى إلى تدفق المزيد من الهيدروجين إلى المنطقة المحيطة باللب مباشرة، مكونا غلاف الهيدروجين. وتندمج قشرة الهيدروجين هذه في الهيليوم، ثم يتم إلقاؤها في اللب لتغذية اندماج الهيليوم.
وفي النهاية، سيصل النجم إلى نقطة لا يكون فيها اللب بحرارة وضغط كافيين لمواصلة اندماج العناصر، وسيتحول إلى مستعر أعظم، ويتحول إما إلى نجم نيوتروني أو ثقب أسود.
ولكن قبل أن تتحول النجوم مثل هذه إلى مستعر أعظم، فإنها تقذف الكتلة إلى الفضاء المحيط بها، منتشرة حول كل تلك العناصر الثقيلة التي اندمجت في نواتها.
وقال مونتارغيس لموقع "ساينس ألرت": "أحد الألغاز الرئيسية حول النجوم العملاقة الحمراء هو أننا لا نعرف كيف يتم تحفيز فقدان كتلتها. نحن نعلم أن ذلك يحدث ولكننا لا نفهم الآلية التي تسمح للمادة بمغادرة الفوتوسفير للنجم. وهنا ربما شهدنا حلقة خسارة كتلة أكثر كثافة من منكب الجوزاء، أو ربما الآلية العادية".
ووفقا لتحليل سابق أجري باستخدام صور من تلسكوب هابل الفضائي، بدت سحابة من الغبار مرجحة. وباستخدام الصور من VLT، تمكّن مونتارغيس وفريقه من التوسع في ذلك.
ونظرا لأن منكب الجوزاء كبير جدا وقريب جدا من الأرض (أحدث قياس يضعه على بعد 548 سنة ضوئية، ما يجعل حجم النجم 764 ضعف حجم الشمس)، فإنه يظهر كقرص من خلال التلسكوب. وهذا يعني أن VLT كان قادرا على إظهار التعتيم بوضوح في نصف الكرة الجنوبي للنجم.
وباستخدام النمذجة، استكشف مونتارغيس وفريقه الاحتمالات. وأشارت نتائجهم إلى أن الانخفاض في السطوع كان نتيجة كل من التبريد والغبار. ووفقا للنتائج التي توصلوا إليها، انطلقت فقاعة من الغاز بواسطة منكب الجوزاء في وقت ما قبل التعتيم؛ هذا ما لاحظه تلسكوب هابل.
وفي وقت لاحق، عندما تم تبريد بقعة من الغلاف الضوئي للنجم في المكان المناسب تماما، كان الانخفاض في درجة الحرارة كافيا لبعض العناصر البخارية في الفقاعة، مثل السيليكون، لتتكثف وتتصلب في حبيبات من الغبار. وكانت سحابة الغبار هذه هي التي حجبت ضوء النجم.
ويأمل الفريق أن تساعدهم هذه المعلومات في العثور على علامات فقدان كتلة مماثلة في النجوم العملاقة الحمراء الأخرى. وفي غضون ذلك - معتم أم لا - لم يختف اللمعان من منكب الجوزاء، حيث فاجأ النجم الجميع، وسيستمر علماء الفلك في مراقبته بحثا عن علامات سلوك غريب آخر.
ونُشر البحث في مجلة Nature.
المصدر: ساينس ألرت
