حقوق الصورة: ESO
باستخدام تلسكوب ESO الكبير جدًا في Paranal ومجموعة من المقاريب الأرضية والفضائية في دراسة مدتها أربع سنوات ، قام فريق دولي من علماء الفلك بقياس كتلة نجم فائق البرودة وقزمه البني المرافق له لأول مرة. . يشكل النجمان نظامًا ثنائيًا ويدوران حول بعضهما البعض في حوالي 10 سنوات.
حصل الفريق على صور عالية الدقة قريبة من الأشعة تحت الحمراء. على الأرض ، هزموا التأثير الضبابي للغلاف الجوي الأرضي من خلال تقنيات البصريات التكيفية. من خلال تحديد المدار المسقط بدقة في السماء ، تمكن الفلكيون من قياس الكتلة الإجمالية للنجوم. ثم تؤدي البيانات الإضافية والمقارنة مع النماذج النجمية إلى إنتاج كتلة كل مكون.
تبلغ كتلة أثقل النجمين 8.5٪ من كتلة الشمس ، كما أن رفيقه القزم البني أخف وزنا ، 6٪ فقط من الكتلة الشمسية. كلا الجسمين صغيران نسبيًا ويبلغ عمرهما حوالي 500-1000 مليون سنة.
تمثل هذه الملاحظات خطوة حاسمة نحو المعايرة التي ما زالت مفقودة لنماذج التطور النجمية للنجوم ذات الكتلة المنخفضة جدًا.
نجمة رقم الهاتف
على الرغم من أن الفلكيين وجدوا عدة مئات من النجوم ذات الكتلة المنخفضة جدًا والأقزام البنية ، فإن الخصائص الأساسية لهذه الأجسام المتطرفة ، مثل الكتل ودرجات حرارة السطح ، لا تزال غير معروفة جيدًا. داخل حديقة الحيوانات الكونية ، تمثل هذه النجوم شديدة البرودة فئة من الأجسام "المتوسطة" بين الكواكب العملاقة - مثل المشتري - والنجوم "العادية" الأقل كتلة من شمسنا ، وبالتالي فإن فهمها جيدًا أمر حاسم في مجال الفيزياء الفلكية النجمي .
المشكلة مع هذه النجوم فائقة البرودة هي أنه على عكس النجوم العادية التي تحرق الهيدروجين في مركزها المركزي ، لا توجد علاقة فريدة بين لمعان النجم وكتلته. في الواقع ، تعتمد السطوع ودرجات الحرارة السطحية للنجوم القزمة شديدة البرودة على عمرها وكتلتها. وبالتالي ، يمكن للقزم الأكبر سنًا والأكبر حجمًا إلى حد ما أن يكون له نفس درجة الحرارة تمامًا مثل القزم الأصغر والأقل كتلة.
لذا ، فإن الهدف الأساسي للفيزياء الفلكية الحديثة هو الحصول بشكل مستقل على كتل نجم قزم رائع جدًا. هذا ممكن من حيث المبدأ من خلال دراسة هذه الأشياء التي هي أعضاء في نظام ثنائي.
هذا هو بالضبط ما قام به فريق دولي من علماء الفلك في دراسة مدتها أربع سنوات لنظام نجمي ثنائي مع نجم قزم رائع للغاية ، باستخدام عدد كبير من المرافق التلسكوبية ، بما في ذلك تلسكوب ESO's كبير جدًا ، وكذلك Keck أنا و Gemini North في هاواي وأيضًا تلسكوب هابل الفضائي. يقع هذا النظام - الذي يحمل اسم رقم الهاتف 2MASSW J0746425 + 2000321 - على مسافة 40 سنة ضوئية.
استخدم الفلكيون التصوير عالي الدقة لرؤية كل من النجوم في النظام الثنائي وقياس حركتها على مدى أربع سنوات. ومع ذلك ، يمكن قول هذا بسهولة أكبر من فعله ، لأن الفصل في السماء بين النجمين صغير جدًا: بين 0.13 و 0.22 قوس قوسي. هذا يتوافق مع حجم عملة اليورو ، التي تُرى على مسافة حوالي 25 كم.
هذا الفصل صغير جدًا لدرجة أنه لا يمكن عادةً تمييز النجمين بسبب التأثير الضبابي للاضطراب الجوي ("الرؤية"). لذلك من الضروري استخدام تقنية البصريات التكيفية. تعتمد هذه الطريقة الرائعة على قياس جودة الصورة في الوقت الفعلي وإرسال إشارات تصحيحية مقابلة تصل إلى 100 مرة كل ثانية إلى مرآة صغيرة قابلة للتشويه ، تقع أمام الكاشف. بينما تعدل المرآة شكلها باستمرار ، يتم تحييد التأثير المقلق للاضطراب. تم تطبيق هذه التقنية في VLT ، مما أدى إلى صور أكثر وضوحًا بعشر مرات على الأقل من "المشاهدة" ، وبالتالي تظهر تفاصيل أكثر في الأشياء المرصودة.
في التلسكوب الكبير جدا ، استخدم الفلكيون أداة NACO الحديثة للبصريات التكيفية. يقول هيرف؟ بوي ، المؤلف الرئيسي للورقة التي تعرض النتائج الموصوفة هنا: "تقدم NACO إمكانية العمل في الأشعة تحت الحمراء ، وبالتالي فهي مناسبة بشكل مثالي لدراسة النجوم فائقة البرودة ، التي تنبعث منها معظم ضوءها في نطاق الطول الموجي هذا. من خلال الجمع بين الكفاءة العالية لـ NACO و VLT ، والظروف الجوية الممتازة السائدة في Paranal ، تمكنا من الحصول على صور حادة جدًا لهذا النظام النجمي الثنائي ، تقريبًا كما لو كان التلسكوب موجودًا في الفضاء. "
رائع جدًا واتباع نظام غذائي
خلال دراستهم الطويلة لمدة أربع سنوات ، تم قياس سبعة أوضاع نسبية مختلفة لمكوني النظام الثنائي وهيرف؟ تمكن بوي وزملاؤه من تحديد المدارات النجمية بدقة عالية. وجدوا أن النجمين يدوران حول بعضهما البعض مرة واحدة كل 10 سنوات وأن انفصالهما المادي لا يتجاوز 2.5 مرة مسافة الأرض عن الشمس - كما يقول علماء الفلك ، 2.5 وحدة فلكية. باستخدام قوانين كيبلر ، يكون من السهل استخلاص الكتلة الإجمالية للنظام. القيمة التي تم الحصول عليها أقل من 15 ٪ من كتلة الشمس.
ثم استخدم الفلكيون البيانات الفوتومترية لكل نجم تم الحصول عليه في عدة موجات ، بالإضافة إلى الأطياف التي تم الحصول عليها باستخدام تلسكوب هابل الفضائي لدراسة الجسمين بمزيد من التفصيل. باستخدام أحدث النماذج النجمية لمجموعة Ecole Normale Sup؟ rieure de Lyon ، وجدوا أن كلا النجمين لهما نفس درجة حرارة السطح تقريبًا ، حوالي 1500 درجة مئوية (1800 كلفن). بالنسبة للنجم ، هذا رائع للغاية - وبالمقارنة ، فإن درجة حرارة سطح الشمس أعلى بثلاث مرات.
باستخدام النماذج النظرية ، وجد الفريق أيضًا أن النجمين صغيران إلى حد ما (من الناحية الفيزيائية الفلكية) - يتراوح عمرهما بين 500 و 1000 مليون سنة فقط. الكتلة الأكبر بين الاثنين لها كتلة تتراوح بين 7.5 و 9.5٪ من كتلة الشمس ، في حين أن رفيقه لديه كتلة بين 5 و 7٪ من الكتلة الشمسية.
الأجسام التي تزن أقل من حوالي 7٪ من شمسنا تُسمى بشكل مختلف "الأقزام البنية" أو "النجوم الفاشلة" أو "الكواكب الفائقة". في الواقع ، نظرًا لعدم وجود توليد طاقة مستدام من خلال التفاعلات النووية الحرارية في داخلها ، فإن العديد من خصائصها تشبه إلى حد كبير تلك الخاصة بكواكب الغازات العملاقة في نظامنا الشمسي مثل المشتري ، مقارنة بنجوم مثل الشمس.
يبدو أن النظام 2MASSW J0746425 + 2000321 يتكون من قزم بني يدور حول نجم قزم شديد البرودة. إنه "حجر رشيد" حقيقي في المجال الجديد للفيزياء الفلكية النجمي منخفض الكتلة وستوفر المزيد من الدراسات بالتأكيد المزيد من المعلومات القيمة حول هذه الأشياء في المنطقة الانتقالية بين النجوم والكواكب.
المصدر الأصلي: ESO News Release
