تزعم دراسة جديدة أن الأقزام البيضاء - البقايا النجمية للنجوم الميتة منذ زمن طويل - "تبدو أصغر مما هي عليه في الواقع''.
وبفضل البيانات من تلسكوب هابل الفضائي، اكتشف علماء الفلك أول دليل على أن الأقزام البيضاء يمكنها إبطاء "معدل الشيخوخة" عن طريق حرق الهيدروجين على سطحها.
Can we see an ID? Hubble has uncovered burned-out stars that look younger than they really are. After the nuclear furnaces at their cores shut down, the stars continue burning leftover hydrogen on their surface: https://t.co/UKpXHicTzz pic.twitter.com/NMe8BNQHBX
— Hubble Space Telescope (@HubbleTelescope) September 6, 2021أخبار ذات صلة
وقارن الخبراء الأقزام البيضاء الباردة في مجموعتين هائلتين من النجوم - العناقيد الكروية M3 وM13.
ووجدوا أن حوالي 70% من جميع الأقزام البيضاء في M13 لها غلاف خارجي من الهيدروجين، ما يسمح لها بالحرق لفترة أطول وبالتالي تبريدها بشكل أبطأ.
وتعد الأقزام البيضاء بقايا كثيفة بشكل لا يصدق لنجوم بحجم الشمس بعد استنفاد وقودها النووي، والتقلص إلى حجم الأرض تقريبا.
وينتهي المطاف بما يقرب من 98% من جميع النجوم في الكون كأقزام بيضاء، بما في ذلك شمسنا.
ووفقا لوكالة الفضاء الأوروبية، تتحدى الدراسة النظرة السائدة للأقزام البيضاء على أنها نجوم خاملة وبطيئة التبريد.
وقال معد الدراسة جيانشينغ تشين، من جامعة بولونيا والمعهد الوطني الإيطالي للفيزياء الفلكية: "وجدنا أول دليل رصدي على أن الأقزام البيضاء بإمكانها الخضوع لنشاط نووي حراري مستقر. وكانت هذه مفاجأة كبيرة، لأنها تتعارض مع ما هو شائع".
وتعد الأقزام البيضاء شائعة في الكون. إنها النجوم الباردة ببطء التي تخلصت من طبقاتها الخارجية خلال المراحل الأخيرة من حياتها.
وتساعد دراسة مراحل التبريد هذه علماء الفلك على فهم ليس فقط الأقزام البيضاء، ولكن أيضا مراحلها المبكرة.
ونظر الباحثون في المجموعتين M3 وM13، حيث تشتركان في العديد من الخصائص الفيزيائية مثل العمر ودرجة "المعدنية"- عناصر أخرى غير الهيدروجين والهيليوم.
ولكن مجموعات النجوم التي ستؤدي في النهاية إلى ظهور الأقزام البيضاء تختلف في المجموعتين.
وعلى وجه الخصوص، يكون اللون الكلي للنجوم في مرحلة التطور المعروفة باسم الفرع الأفقي أكثر زرقة في M13، ما يشير إلى وجود مجموعة من النجوم الأكثر سخونة.
وهذا يجعل M3 وM13 معا "مختبرا طبيعيا مثاليا" لاختبار مدى برودة مجموعات مختلفة من الأقزام البيضاء.
وقال تشين: "وفرت لنا الجودة الرائعة لأرصادنا هابل، رؤية كاملة للتجمعات النجمية للمجموعتين الكرويتين. وهذا سمح لنا حقا بمقارنة كيفية تطور النجوم في M3 وM13".
وباستخدام كاميرا هابل Wide Field Camera 3، لاحظ الفريق M3 وM13 عند أطوال موجية قريبة من الأشعة فوق البنفسجية، ما سمح لها بمقارنة أكثر من 700 من الأقزام البيضاء في المجموعتين.
ووجدوا أن M3 تحتوي على أقزام بيضاء قياسية تقوم ببساطة بتبريد النوى النجمية.
ومن ناحية أخرى، يحتوي M13 على مجموعتين من الأقزام البيضاء - الأقزام البيضاء القياسية وتلك التي تمكنت من التمسك بغلاف خارجي للهيدروجين، ما سمح لها بالحرق لفترة أطول.
وبمقارنة نتائجهم مع المحاكاة الحاسوبية للتطور النجمي في M13، وجد الفريق أن ما يقرب من 70% من الأقزام البيضاء في M13 تحرق الهيدروجين على أسطحها، ما يبطئ معدل تبريدها.
وفي الوقت نفسه، فإن M3 لديها أقزام بيضاء بطيئة الاحتراق بمعدل "صفر"، وفقا لمعد الدراسة الأستاذ فرانشيسكو فيرارو، أيضا في جامعة بولونيا والمعهد الوطني الإيطالي للفيزياء الفلكية.
وقد يكون لهذا الاكتشاف عواقب على كيفية قياس علماء الفلك لأعمار النجوم في مجرة درب التبانة.
وسابقا، صُمم تطور الأقزام البيضاء على أنه عملية تبريد يمكن التنبؤ بها، وفقا للفريق.
وقادت هذه العلاقة المباشرة نسبيا بين العمر ودرجة الحرارة، علماء الفلك إلى استخدام معدل تبريد القزم الأبيض كساعة طبيعية لتحديد أعمار العناقيد النجمية، وخاصة العناقيد الكروية والمفتوحة.
ومع ذلك، فإن حرق الأقزام البيضاء للهيدروجين يمكن أن يتسبب في عدم دقة تقديرات العمر هذه بما يصل إلى مليار سنة - ما لم يتم استخدام طرق أخرى لتقادم الأنظمة النجمية.
ويدرس فريق البحث الآن عناقيد أخرى شبيهة بـ M13 "لتقييد الظروف التي تدفع النجوم للحفاظ على غلاف الهيدروجين الرقيق الذي يسمح لها بالشيخوخة ببطء".
