يمكن للعمالقة الزرقاء المخيفة أن تكشف أسرار تطور النجوم

ترجمة لمقال بول سوتر المنشور على الكون اليوم



تخيل نجمًا أكثر سطوعًا بملايين المرات من الشمس ، التي تصدر كل بضعة عقود وميضًا قويًا ، يضاهي سطوعه بانفجار مستعر أعظم. وعلى الرغم من ضخامة مثل هذه الانفجارات ، فإنها لا تدمر نجمنا المضطرب. يستمر النجم في العيش بحياته الخاصة ، ويخفق سطحه في التشنجات العنيفة ، والتي يكون مصدرها الطبقات الداخلية. سرعان ما سينهي انفجار ضخم معاناة النجم ، ولكن حتى ذلك الحين ، لألف سنة أخرى ، سيكون عليها تحمل مثل هذا الوجود.

نحن نتحدث عن النجوم المتغيرة الزرقاء الزاهية النادرة ، والتي يمكن أن تحتوي على أدلة لفهم العلاقة بين حياة النجوم وموتها.

الفترة الزرقاء

النجوم المتغيرة الزرقاء الزاهية (LBV) نجوم نادرة بشكل لا يصدق. في الوقت الحالي ، يعرف الفلكيون وجود حوالي 20 قطعة فقط (وهذا ليس دقيقًا) ، ويُعتقد أنه في مجرتنا يمكن أن يكون هناك عدة مئات كحد أقصى. نظرًا لكونها نادرة جدًا ، فإننا لا نفهمها جيدًا. نظرًا لأننا لا نفهمها جيدًا ، فمن الصعب وصفها.


تشكل سديم Homunculus بعد الانفجار الكبير لـ LBV Eta Carinae. جون مورس (جامعة كولورادو) وتلسكوب الفضاء هابل التابع لناسا

إليك ما نعرفه:

• هذه نجوم كبيرة. كبير جدًا. يمكن مقارنة أصغرها في الكتلة بعشرة شموس ، والأكبر - بمئات. لكن حتى أصغرهم في شبابهم كان أكبر بكثير ، وانخفض إلى الأحجام التي نراها الآن ، بعد سلسلة من الانفجارات الوحشية التي فجرت جوهم الخاص في الفضاء الخارجي.
• هذه نجوم مشرقة. يتجاوز لمعانها الطاقة الشمسية بمقدار 250،000 مرة ويمكن أن يصل إلى قيم تتجاوز لمعان الشمس بمقدار 3 ملايين مرة. لذا يجب أن تكون درجة حرارة سطحهم من 10000 كلفن إلى 25000 كلفن ، وهو أكثر سخونة عدة مرات من الشمس.
• ربما تكون ندرة هذه النجوم بسبب هشاشتها. يمر العديد من النجوم العادية الأكثر ضخامة ، وربما * جميع النجوم الكبيرة ، بمرحلة LBV. في نهاية حياتهم ، مباشرة قبل أن يتحولوا إلى مستعر أعظم ، يخوضون مرحلة LBV في أقل من مائة ألف سنة. هذه فترة زمنية قصيرة لا يمكن أن توجد في المجرة المتوسطة سوى عدة مئات من هذه الأشياء في وقت واحد.
• فهي عفوية وعنيفة وغير مستقرة. واحد من أول نجوم LBV المكتشفة ، Eta Carinae ، كان ثاني أكثر الأشياء سطوعًا في السماء ... لمدة ثلاثة أيام فقط في مارس 1843. لم تعد مرئية بالعين المجردة.

وهذا ما لا نعرفه عنهم:

كل شيء آخر.

قم بالإحماء قبل النهائيات

ربما يكون اللغز الأكثر أهمية لنجوم LBV يكمن في عدم الاستقرار الشيطاني. ما الذي يسبب بشكل نادر الحدوث ، ولكنه رائع في نطاق الومضات؟ على الرغم من صعوبة الإجابة على هذا السؤال على الفور (يجب على المرء أن يعتقد ، لأن هذه النجوم هي أنظمة فيزيائية معقدة بشكل لا يصدق) ، يعتقد العلماء أن الحل يكمن في الاتصال المعقد بين الطبقتين الخارجية والداخلية لهذه النجوم.

تعاني النجوم LBV من أشد أشكال متلازمة القولون العصبي التي يمكن تخيلها. تتحول أحشائها باستمرار من خلال تدفقات الحمل الحراري الهائلة ، التي تنقل المواد الساخنة من القلب إلى السطح ، ويتم تبريدها - من السطح إلى القلب. هذه عملية طبيعية تمامًا للنجوم العادية ، ولكن بالنسبة لنجوم LBV فإنها ببساطة تكسر العارضة - تدفقات الحمل الحراري تدفع بنشاط كتل الطبقات الخارجية أعلى بكثير وأكثر من المعتاد.

بعد انفصالها قليلاً بسبب الحمل الحراري من جسم نجم ساخن ، يمكن أن تبرد الطبقات الخارجية أخيرًا قليلاً. هذا يزيد من كثافتها ، والتي بدورها تمنع ضوء النجوم القادم من الأسفل. يدفع الإشعاع (مثل الشراع الشمسي ، أكثر خطورة عدة مرات فقط) هذه الطبقة الخارجية المكثفة ، ويفصلها تمامًا عن النجم ، ويرافق كل هذا بفلاش قوي من الضوء وانبعاث المادة.

لا يزال هناك الكثير لتوضيح والإجابة على سؤال واحد مهم: مرحلة LBV من النجوم الضخمة ، مصحوبة بهجمات عنيفة ، ليست نذيرًا لمرحلة أكثر جنونًا من تطور النجوم تعرف باسم مرحلة Wolf-Rayet ، أو مباشرة بعد LBV يحدث السوبرنوفا؟

أقارب العمالقة

إذا كان لدينا تحت تصرفنا عدة مئات الآلاف من السنين لمراقبة حياة وموت هذه النجوم ، فيمكن الإجابة على هذا السؤال بسهولة. ولكن ليس لدينا مثل هذا الوقت ، لذلك سيكون من الصعب العثور على إجابة.

يكمن أحد مفاتيح الدليل في القرابة بين النجوم العملاقة. إذا كان مسار حياة أكبر النجوم في الكون يشبه ذلك - "المتغير الأزرق العملاق / الساطع / Wolf-Raye / Broads" ، بالإضافة إلى أن كل مرحلة من المراحل عابرة نسبيًا ، فيجب علينا مراقبة جميع هذه المراحل في بيئتنا النجمية. تولد النجوم الكبيرة معًا ، وتتقدم في العمر معًا وتموت معًا.

ولكن إذا كان LBV يتألق من تلقاء نفسه ويذهب إلى "babah" الأخير في مسار منفصل ، فيجب أن يكونوا مختلفين عن أقاربهم - نجوم Wolf-Rayet. بالمعنى المجازي ، سوف يستقرون في دار رعاية منفصلة على الجانب الآخر من المدينة.

أفضل مكان للبحث عن مثل هذه الروابط العائلية هو Big Magellanic Cloud ، لأنها كائن معزول نسبيًا في سماء الليل.

أجريت دراسات على مدى ضخامة نجوم LBV بنجاح متفاوت على مدى السنوات القليلة الماضية ، بينما يحاول العلماء التوصل إلى تعريف موحد لمفاهيم "الكتلة" و "LBV".

توضح دراسة حديثة تم قبولها مؤخرًا للنشر في مجلة Astrophysical Journal الوصف "القياسي" (قدر الإمكان في مثل هذه الحالات) للـ LBV: هذه واحدة من المراحل الوحشية العديدة في حياة النجوم الضخمة قبل أن تموت. هذا يعني أنه إذا فهمنا كيفية ترتيب النجوم LBV ، فسوف نكتشف كيف تموت النجوم العملاقة.