سديم بوميرانج ، سديم كوكبي أولي تم إنشاؤه بواسطة نجم أحمر عملاق يحتضر (يقع على بعد حوالي 5000 سنة ضوئية من الأرض) ، كان لغزًا مقنعًا لعلماء الفلك منذ عام 1995. كان ذلك في ذلك الوقت ، بفضل فريق يستخدم تم إيقاف تشغيل التلسكوب الغشائي السويدي ESO الذي يبلغ طوله 15 مترًا (SESTI) في تشيلي ، والذي أصبح يعرف باسم هذا السديم الأكثر برودة في الكون المعروف.
والآن ، بعد أكثر من 20 عامًا ، قد نعرف السبب. وفقًا لفريق من علماء الفلك الذين استخدموا صفيف Atacama Large Millimeter / subillimeter Array (ALMA) - الموجود في صحراء Atacama في شمال تشيلي - قد تتضمن الإجابة سقوط رفيق صغير في العملاق الأحمر. يمكن أن تكون هذه العملية قد أخرجت معظم مادة النجم الأكبر ، مما أدى إلى تدفق شديد التدفق للغاز والغبار في العملية.
ظهرت النتائج التي توصل إليها الفريق في ورقة بعنوان "أكثر الأماكن برودة في الكون: فحص التدفق الفائق البرودة والقرص المغبر في سديم بوميرانج" ، والتي ظهرت مؤخرًا في مجلة الفيزياء الفلكية. بقيادة Raghvendra Sahai ، عالمة الفلك في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ، يجادلون بأن التوسع السريع لهذا الغاز هو ما تسبب في أن يصبح باردًا جدًا.
اكتشف في الأصل عام 1980 من قبل فريق من الفلكيين باستخدام التلسكوب الأنجلو أسترالي في مرصد Siding Spring ، أصبح سر هذا السديم واضحًا عندما لاحظ علماء الفلك أنه يبدو أنه يمتص ضوء الخلفية الميكروية الكونية (CMB). يوفر إشعاع الخلفية هذا ، وهو بقايا الطاقة من الانفجار الكبير ، درجة حرارة الخلفية الطبيعية للمساحة - 2.725 كلفن (- 270.4 درجة مئوية ؛ -454.7 درجة فهرنهايت).
لكي يمتص سديم بوميرانج هذا الإشعاع ، يجب أن يكون أكثر برودة من الإشعاع CMB. كشفت الملاحظات اللاحقة أن هذا هو الحال في الواقع ، حيث أن درجة حرارة السديم أقل من نصف درجة ك (-272.5 درجة مئوية ؛ -458.5 درجة فهرنهايت). يرجع السبب في ذلك ، وفقًا للدراسة الأخيرة ، إلى سحابة الغاز التي تمتد من النجم المركزي إلى مسافة 21000 AU (21 ألف مرة المسافة بين الأرض والشمس).
تتوسع سحابة الغاز - التي هي نتيجة لطائرة يطلقها النجم المركزي - بمعدل أسرع بحوالي 10 أضعاف ما يمكن أن ينتجه نجم واحد بمفرده. بعد إجراء قياسات مع ALMA كشفت عن مناطق من التدفق الخارجي لم يسبق رؤيتها من قبل (على مسافة حوالي 120،000 AUs) ، خلص الفريق إلى أن هذا هو ما يدفع درجات الحرارة إلى مستويات أقل من مستويات إشعاع الخلفية
يجادلون أيضًا بأن هذا كان نتيجة اصطدام النجم المركزي مع رفيق ثنائي في الماضي ، وكانوا قادرين على استنتاج ما كان عليه الأساسي قبل حدوث ذلك. يزعمون أن المرحلة الأولية كانت فرعًا أحمر عملاقًا (RGB) أو نجمًا مبكرًا RGB - أي نجمًا في المرحلة النهائية من دورة حياته - التي تسبب توسعها في سحب رفيقها الثنائي بسبب جاذبيتها.
كان النجم المرافق قد يندمج في النهاية مع قلبه ، مما تسبب في بدء تدفق الغاز. كما أوضح Raghvendra Sahai في بيان صحفي لـ NRAO:
"تبين لنا هذه البيانات الجديدة أن معظم الغلاف النجمي من النجم الأحمر العملاق الضخم قد انطلق إلى الفضاء بسرعات تتجاوز قدرات النجم الأحمر العملاق الواحد. الطريقة الوحيدة لإخراج هذه الكتلة الكبيرة وبسرعات قصوى كهذه هي من طاقة الجاذبية لنجمين متفاعلين ، وهو ما يفسر الخصائص المحيرة للتدفق شديد البرودة. "
تم تحقيق هذه النتائج بفضل قدرة ALMA على توفير قياسات دقيقة حول مدى السديم وعمره وكتلته وطاقة حركته. بالإضافة إلى قياس معدل التدفق ، توصلوا إلى أنه كان يحدث منذ حوالي 1050 إلى 1925 سنة. تشير النتائج أيضًا إلى أن أيام Boomerang Nebula كأبرد جسم في الكون المعروف قد تكون مرقمة.
بالنظر إلى المستقبل ، من المتوقع أن يواصل النجم الأحمر العملاق في المركز عملية التحول إلى سديم كوكبي - حيث تتخلص النجوم من طبقاتها الخارجية لتشكيل قشرة غازية متوسعة. في هذا الصدد ، من المتوقع أن يتقلص ويصبح أكثر سخونة ، مما سيسخن السديم حوله ويجعله أكثر إشراقًا.
وكما قال Lars-keke Nyman ، عالم الفلك في مرصد ALMA المشترك في سانتياغو ، تشيلي ، والمؤلف المشارك في الورقة:
"نرى هذا الشيء الرائع في فترة خاصة جدًا وقصيرة العمر جدًا من حياته. من المحتمل أن تكون هذه المجمدات الكونية الفائقة شائعة جدًا في الكون ، ولكن لا يمكنها الحفاظ على درجات الحرارة القصوى هذه إلا لفترة قصيرة نسبيًا. "
يمكن أن تقدم هذه النتائج أيضًا رؤى جديدة حول لغز كوني آخر ، وهو كيف تتصرف النجوم العملاقة ورفاقها. عندما يكون النجم الأكبر في هذه الأنظمة موجودًا في طور تسلسله الرئيسي ، فقد يستهلك رفيقه الأصغر ويصبح بالمثل "مجمدًا كونيًا". وهنا تكمن قيمة الأشياء مثل سديم بوميرانج ، الذي يتحدى الأفكار التقليدية حول تفاعلات الأنظمة الثنائية.
كما يوضح قيمة أدوات الأجيال القادمة مثل ALMA. نظرًا لقدراتهم البصرية الفائقة وقدرتهم على الحصول على مزيد من المعلومات عالية الدقة ، يمكنهم أن يرينا بعض الأشياء التي لم يسبق رؤيتها عن كوننا ، والتي يمكن أن تتحدى فقط أفكارنا المسبقة لما هو ممكن هناك.
