صورة فنية لـ KIC 8462852 ، التي تغير سطوعها بشكل غير عادي على مدى السنوات القليلة الماضيةتم الكشف عن البحث العلمي عن الكواكب في القرن الحادي والعشرين بشكل حقيقي ،
وطريقة العبور في المقام الأول. عندما يمر كوكب أمام نجمه الأم ، كما يُرى من وجهة نظرنا ، يختفي جزء من ضوء النجم لبعض الوقت. تزود مثل هذه الترانزيت الصيادين الكوكبيين بطريقة مثمرة للبحث عن عوالم في مدارات بجوار النجوم الأخرى. اليوم ، نعرف بالفعل الآلاف من النجوم بكواكبها الخاصة ، وتم اكتشاف معظمها بطريقة العبور.
عند تطوير مهمة تركز على إيجاد الكواكب ، علينا أن نتوقع أنه بمساعدتها سنكتشف العديد من الشذوذ. ومع ذلك ، لم يكن الفلكيون مستعدين على الإطلاق للكشف عن مثل هذا العجب مثل
نجم Tabby ، الذي يتوهج توهجه بقوة شديدة ، وبشكل غير منتظم تمامًا. بعد عدة سنوات من التكهنات حول هذا الموضوع ، حيث كانت هناك إصدارات من عواصف المذنب إلى الهياكل الضخمة للأجانب ،
حل العلماء
هذا اللغز أخيرًا. تم تعيين الجاني للغبار ، على الرغم من أنه يتصرف بطريقة غير معتادة إلى حد ما.
على اليسار يوجد الأشعة تحت الحمراء ، وعلى اليمين يوجد الأشعة فوق البنفسجية لنجم العانس. لا يوجد دليل على وجود العديد من التفسيرات لانخفاضات اللمعان لأسباب "طبيعية".على مدار عدة سنوات ، تمكنت مهمة كبلر من دراسة أكثر من 100000 نجم. من بين مئات الآلاف من النجوم ، برز أحدهم بسلوكه المثير للاهتمام. KIC 8462852 ، المعروف باسم نجم Tabby ، أو نجم Boyajyan (تكريماً لمكتشف هذا السلوك) ، أو باسم WTF؟ (أين التدفق؟ [اللعب على الكلمات هو نفس الاختصار حيث أين التدفق ، "أين هو التوهج" ، وما هو "ما هو الجحيم" / ترجمة تقريبًا.]) ، يحتوي على مزيج فريد تمامًا من الخصائص. هي في نفس الوقت:
- يوضح انخفاضًا حادًا في السطوع ، يصل إلى 22٪ (بالنسبة لمعظم نجوم الكوكب يتم تقليل لمعانها بنسبة لا تزيد عن 1٪) ،
- يتلاشى ببطء على مدى عدة عقود ، ولكن في بعض الأحيان يصبح أكثر إشراقًا (وهو ما لا تفعله النجوم المماثلة الأخرى)
- يتقلب السطوع الكلي أثناء انخفاض اللمعان (وليس فقط ينخفض تدريجيًا ، ثم يزداد ، كما هو الحال مع الكواكب) ،
- لا ينتج إشعاع الأشعة تحت الحمراء (الذي تظهره جميع النجوم الأخرى مع انخفاض خطير في اللمعان).
أدى هذا إلى لغز معقد.
تم بالفعل الحصول على عدد كبير من صور أنظمة الكواكب الأولية. العمل الفني في هذا المجال هو تلسكوب الأشعة تحت الحمراء SPHERE ، الذي ينتج بانتظام صورًا بدقة 10 بوصة ، أو أقل من 0.003 درجة لكل بكسل. KIC 8462852 لا يحتوي على الخصائص المعتادة أو الأشعة تحت الحمراء.لا يمكن أن يكون كوكبًا ، لأن الكوكب لا يمكن أن يكون كبيرًا جدًا بحيث يمنع الكثير من الضوء من النجم. حتى إذا كنت تتخيل كوكبًا يحتوي على نظام ضخم من الحلقات ، مثل زحل العملاق ، فإن الانخفاضات في اللمعان ستكون دورية وسلسة ، مع هضبة معينة على الرسم البياني. لكن هذا يتناقض مع البيانات التي تم جمعها.
تصوير فني لنظام الحلقة لكوكب عملاق شاب أو قزم بني J1407b يدور حول نجم آخر. يمكن أن تؤدي العوالم ذات الحلقات المتطورة بقوة إلى انخفاض قوي في الضوء المرئي للنجم ، ولكن يجب أن تكون هذه الانخفاضات دورية ، والتي لم تتم ملاحظتها.يمكن أن يكون نجمًا صغيرًا جدًا مع
كواكب كوكبية ،
وقرص كوكبي أولي وبيئة متربة للغاية. سقطت جميع النجوم التي رأيناها مع انخفاض قوي في اللمعان في هذه الفئة.
لكن نجم تابي قديم جدًا بحيث لا يمتلك قرصًا كوكبيًا أوليًا: يبلغ عمره مئات الملايين من السنين. والأهم من ذلك أنه لا يعطي الأشعة تحت الحمراء التي يجب أن يكون عليها النجم ذي القرص الكواكب الأولي. لذلك ، كان هذا النجم في الأصل يسمى WTF ، "أين هو التوهج".
صورة فنية لنجم شاب محاط بقرص كوكبي أولي. العديد من خصائص الأقراص الكواكب الأولية حول النجوم الشبيهة بالشمس غير معروفة ، ولكن جميعها تحتوي على إشعاع الأشعة تحت الحمراء المميز. العانس ليس لديه ذلك.يمكن أن يكون هذا العديد من الأحداث المتتالية المرتبطة بمرور المذنبات ، والتي تنبعث خلالها كمية كبيرة من الغبار ، تسقط في الجزء الداخلي من النظام النجمي. في الآونة الأخيرة نسبيًا ، تم توضيح كيف يمكن أن يفسر ذلك انخفاضات لمعان قصيرة المدى الملحوظة.
رسم توضيحي لعاصفة مذنب حول النجم القريب منا. متغير المذنب هو أحد التفسيرات لانخفاض لمعان نجم Tabby ، والذي تم رفضه أيضًا بعد تلقي طيف فلكي عالي الجودة.ولكن هناك ظاهرة أخرى لا تفسر الحل المقترح: انخفاض طويل الأمد في لمعان النجم. يُطلق على النجم اسم "Tabby Star" ليس لأنه اكتشف من قبل هذا العالم بالذات ، ولكن لأنه بدأ تحقيقًا علميًا في السلوك المثير للاهتمام والمهم الذي لم تتم مواجهته من قبل.
لكن هذا النجم معروف منذ أكثر من قرن ، ونحن نشهد انخفاضًا طويل الأمد في اللمعان ، والذي لا يمكن لهذا النموذج أن يفسره. ينفث غبار الكوكب في غضون أشهر قليلة. من أجل حجب ضوء النجم لمائة عام ، سيكون من الضروري قصفه بالمذنبات بشكل مستمر تقريبًا. قد يتطلب وجود العديد من المذنبات في مدارات مماثلة ، لكننا لا نتخيل كيفية الحصول على مثل هذا التكوين.
منحنى ضوء هارفارد للنجم KIC 8462852 ، ومقارنة بنجمين آخرين لم يتغير سطوعهما الواضح.ما التفسيرات المحتملة المتبقية؟ كانت إحدى الأفكار الشائعة أنه حول هذا النجم ، تقوم حضارة متقدمة تقنيًا ببناء هيكل ضخم يغطي بشكل دوري (أو غير دوري) معظم ضوء النجم. الهيكل يقترب من الاكتمال بمرور الوقت ، ويحجب المزيد والمزيد من الضوء. حقيقة أنه على مدى المائة عام الماضية خفت ضوء النجم كثيرًا يمكن تفسيره بتقدم البناء.
الفكرة مثيرة للفضول ، وإن كانت غير قياسية.
يمكن للبنية الضخمة غير المكتملة للأجانب ، والتي يمكن ، من حيث المبدأ ، اكتشافها بواسطة تلسكوب Gaia الفضائي ، أن تحجب ضوء النجم جزئيًا. ومع ذلك ، هذا ليس ما يحدث بالقرب من KIC 8462852 - هذا الخيار يرفض دراسة الطيف.ولكن بفضل العدد الهائل من الملاحظات اللاحقة ، نعلم أن الأمر ليس كذلك. والسبب هو أن البنية الضخمة للأجانب ستكون مبهمة تمامًا للضوء: لا يمكن أن تمر عبرها. لا يمكن أن يمر عبر الكواكب أو الأقمار أو أي أجسام صلبة أخرى.
من 19000 صورة تم الحصول عليها على مدى السنوات الثلاث الماضية ، تم التقاطها في أربعة نطاقات طول موجي ، من الضوء الأزرق إلى ضوء الأشعة تحت الحمراء ، علمنا أنه في جميع حالات التوهج الخافت ، يتم حظر الضوء الأزرق في المقام الأول: من التحلل على المدى القصير إلى الخبو على المدى الطويل. وهناك شيء واحد فقط يمكن أن يمنع الضوء الأزرق ، بينما يسمح بمرور اللون الأحمر: جزيئات الغبار بحجم معين.
على اليسار - صورة في الضوء المرئي ، على اليمين - بالأشعة تحت الحمراء ؛ تظهر كروية بارنارد 68 غنية بالغبار في الصورة. ضوء الأشعة تحت الحمراء مسدود أقل لأن جزيئات الغبار الناعمة لا يمكنها التفاعل مع الضوء بطول موجة طويلة.لذلك يجب أن يكون الغبار. مهما كان سبب انخفاض كمية الضوء المنبعث ، وكذلك التعتيم طويل المدى ، يجب أن يكون الغبار أساس هذه الظاهرة. تحدث انخفاضات لمعان كيبلر وتلاشيها بسبب نفس الظاهرة. كما هو مبين في
العمل الجديد :
يشير هذا التوهين اللوني إلى وجود جزيئات غبار يصل حجمها إلى 0.1 ميكرومتر تقريبًا. كان من المفترض أن يتطاير مثل هذا الغبار بعيدًا عن طريق ضغط إشعاع النجم بسرعة ، لذا كان يجب أن تتكون سحب الغبار في غضون بضعة أشهر. تم عمل رصدات الأشعة تحت الحمراء الحديثة بطبقة غبار بنسبة 12.4٪ ± 1.3٪ ، وهي تتوافق مع تعتيم الضوء بواسطة الغبار المحيطي.
هذا ما تشير إليه الأدلة: الغبار. ولكن لا يزال الوضع غامضًا إلى حد ما.
رسم توضيحي لمنطقة متربة ومليئة بالغبار حول نجم متراكب مع البيانات الأخيرة من Tabota Boyajyan التي تظهر إخفاقات اللمعان الأخيرة. لا يمكن أن يكون الغبار على سطح النجم كما هو موضح في الصورة.ونتيجة لذلك ، يجمع النجم Tabby في حد ذاته بين الميزات ، والتي لم يكن من الممكن توقع وجودها في وقت واحد:
- تتزامن الصورة مع تلك التي يجب أن تكون في وجود كمية كبيرة من الغبار المحيطي ، والتي تشير عادة إلى الشباب غير العادي للنجم ، والذي هو في مراحل التكوين.
- النجم نفسه أكثر إشراقًا وأكثر سخونة وأكثر ضخامة من الشمس: ينبعث منه ضوءًا أكبر بأربع مرات من الشمس.
- النجم قديم: يبلغ عمره مئات الملايين من السنين ، ومن جميع النواحي يحترق بثبات ، في التسلسل الرئيسي.
وبعبارة أخرى ، يجب أن يبقى الغبار الذي نراه من قبلنا بضعة أشهر فقط ، مع مراعاة خصائص النجم. لذا ، لدى النجم طريقة ما لتجديد الغبار. على حد علمنا ، هناك احتمالان ذو مغزى: إما أن للنجم حلقة غبار خارجية بسحب غبار كثيفة أو يتم قصفها باستمرار من قبل الكويكبات ، أو أن للنجم بعض الأشياء الخارجية التي تمنع الضوء.
حاليا ، الفكرة الرئيسية هي وجود قرص من الغبار والشظايا حول النجم. ثم كان من المفترض أن تحدث مصادفة لا تصدق ، حيث تتوافق طائرتها بشكل مثالي مع خط نظرنا - سيكون هذا حدثًا رائعًا ولكنه غير محتمل. حتى مع احتمال 1 ٪ ، سيكون من الغريب أن 99 ٪ المتبقية من النجوم لم يلاحظوا ذلك.يبدو أن الانخفاض في السطوع الظاهر للنجم من تسعينيات القرن التاسع عشر مستمر اليوم ، في عام 2018 ، ولكنه غير متساوٍ. بالإضافة إلى ذلك ، هناك فترات من الانخفاض المؤقت في السطوع بشكل مستمر ، تدوم لشهور ، بالإضافة إلى انخفاضات أقصر ، لا تستمر أكثر من يوم واحد. هذا بالتأكيد نتيجة لوجود جزيئات الغبار ، ربما حوالي 100 نانومتر في الحجم. نسبة النسبة المئوية للضوء المحظور عند أطوال موجية مختلفة تؤكد ذلك وترفض الفرضيات الأخرى.
ولكن من أين يأتي هذا الغبار؟ لتقليل عدد الخيارات ، قام العلماء بحساب كمية الغبار اللازمة لشرح التعتيم التدريجي للضوء المرئي للنجم على مدى السنوات المائة الماضية ، وكذلك للانخفاضات قصيرة المدى. للحجب ، بناءً على الطائرة التي تعبر غبار خط نظرنا ، ستكون هناك حاجة إلى كتلة من الغبار تعادل القمر.
في البداية ، تم النظر في سيناريو الشظية الكومبية لشرح ما حدث لنجم Tabby. ولكن بدلاً من ذلك ، يمكن أن تؤدي العديد من الأشياء الشبيهة بالمذنب مع فترات طويلة من الثورة وهالات الغبار الضخمة إلى قطرات اللمعان العابرة العابرة ، ومع ذلك ، سيتطلب ذلك كتلة ضخمة من المادة ليست في شكل أجسام معتمة.لكن هذا ليس كل شيء اقترحت
دراسات سابقة وجود كمية كبيرة من الغبار بين النجوم في الفضاء ، كما يتضح من البيانات.
يمكن لهذه النظرية أن تحل محل أو تكمل البديل المحيطي. قرص المادة حول النجم هو أقل شيء ضروري للتفسير. قد لا يكون هناك كمية كبيرة من الغبار في الطائرة التي نلاحظها ، ولكن أيضًا خارجها ، وربما تكون هالة. لا نعرف ذلك ، لكننا نعلم أنه إذا كان موجودًا ، فيجب ألا يكون قريبًا جدًا من النجم ، وإلا فإنه سيشع في نطاق الأشعة تحت الحمراء. يجب أن تنبعث المذنبات أيضًا من الأشعة تحت الحمراء ؛ من المحتمل أن يتمكن تلسكوب جيمس ويب من معرفة ما إذا كانت المذنبات مسؤولة عن خفض لمعان النجم مؤقتًا.
يجب أن يصدر قرص من الغبار والشظايا ، يدور إما حول النجم نفسه أو حول كواكبه ، إشعاعًا بالأشعة تحت الحمراء - ولكن لم يتم ملاحظة ذلك. ومع ذلك ، قد توضح ملاحظاتنا وجود قرص (أو هالة) يقع بعيدًا عن النجم.أخيرًا ، هناك نظرية مرشحة أخرى لتفسير الملاحظات: يمكن أن يكون الغبار نتيجة لعسر الهضم النجمي.
إذا حاول هذا النجم هضم كوكب ، عملاق غاز بحجم أورانوس ، على سبيل المثال ، يمكن أن يفسر كل شيء. يمكن أن يؤدي السقوط طويل المدى على نجم في دوامة كوكب أو عدة أجسام كوكبية ، والتي ربما حدثت قبل مئات أو آلاف السنين ، إلى زيادة مؤقتة في السطوع ، والتي يعود منها النجم إلى حالته الطبيعية المستقرة. ويمكن تفسير انخفاضات اللمعان الملحوظة عن طريق شظايا الكواكب من النوبات السابقة ، أو عن طريق تبخر وانبعاث الغازات من الأجسام الصغيرة.
صورة فنية لـ HD 189733 b ، كوكب المشتري الساخن قريب جدًا من نجمه لدرجة أن الغلاف الجوي يغلي ويهرب إلى الفضاء. إذا ابتلع KIC 8462852 مؤخرًا عملاقًا للغاز ، فيمكنه ، من حيث المبدأ ، تجشؤ جزيئات الغبار ، والتي يمكن أن تسبب التعتيم الملحوظ للضوء.بغض النظر عن الآلية التي تعمل هنا ، يمكننا التأكد من شيء واحد: سبب تلاشي نجم Tabby يكمن في الغبار. هذا هو غبار جسيمات عادي يحتوي على جزيئات يصل حجمها إلى 100 نانومتر ، أو أقل من الطول الموجي للضوء المرئي. نفس الغبار ، الذي يسبب قطرات سطوع وجيزة ، أقل من يوم أو أقل ، يتسبب أيضًا في تشويه دائم لأشهر ، وقد أدى إلى تشويه النجم بشكل عام على مدى المائة عام الماضية. كل هذا بسبب الغبار العادي العادي.
السؤال الكبير والمفتوح هو التالي: من أين أتى هذا الغبار؟ إنه غير موجود لأن هذا النجم صغير أو لا يزال يتشكل ، ووجود رفيق غير مرئي في النجم يخضع لقيود شديدة. لا يمكن أن يكون بين النجوم بالكامل. هل طغت نجمة على كوكب؟ هل هناك أي شيء آخر غير عادي يحدث هناك؟ الطريقة الوحيدة لمعرفة ذلك هي إجراء المزيد من البحث العلمي وتحسين الجودة. هناك شيء واحد واضح: حتى لو كانت هناك هياكل ضخمة للأجانب في مكان ما ، فهي غير موجودة هناك.