عندما تستنفد نجوم مثل شمسنا وقود الهيدروجين الخاص بهم ، فإنها تدخل ما يعرف باسم مرحلة Red-Giant-Branch (RGB). يتميز هذا النجم بتوسيعه إلى عدة أضعاف حجمه الأصلي ، وبعد ذلك يتخلصون من طبقاتهم الخارجية ويصبحون أقزامًا بيضاء صغيرة. على مدى المليارات القليلة القادمة ، يعتقد أن هذه النجوم ستستهلك ببطء أي أجسام وحلقات غبار لا تزال قريبة بما يكفي للتأثر بجاذبيتها.
ومع ذلك ، اكتشفت عالمة مواطنة تدعى ميلينا تيفنوت مؤخرًا اكتشافًا مدهشًا عند مراقبة نظام قزم أبيض. استنادًا إلى بيانات من مهمة مستكشف الأشعة تحت الحمراء واسعة النطاق (WISE) ، كان هذا النجم قزمًا أبيض لمليارات السنين ، ولكن لا يزال لديه حلقات متعددة من الغبار حوله. يمكن لهذا الاكتشاف ، المعروف باسم LSPM J0207 + 3331 (أو J0207) ، أن يجبر الباحثين على إعادة النظر في نماذج أنظمة الكواكب.
تم هذا الاكتشاف من خلال Backyard Worlds: Planet 9 ، وهو مشروع بقيادة مارك كوشنر (عالم الفيزياء الفلكية في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا) والذي يعتمد على المتطوعين لفرز بيانات WISE للاكتشافات الجديدة. يقع علماء الفلك على بعد حوالي 145 سنة ضوئية في كوكبة برج الجدي ، ويشتبهون في أن J0207 قد يكون أول مثال معروف لقزم أبيض مع حلقات غبار متعددة ، والأقدم.
الاكتشاف كان أيضا موضوع دراسة حديثة نشرت في المجلة الفيزيائية الفلكية ("تم اكتشاف قزم أبيض 3 جير مع غبار دافئ عبر عوالم الفناء الخلفي: مشروع علوم المواطن من الكوكب 9"). كما كشف جون ديبس ، عالم الفلك في معهد علوم تلسكوب الفضاء في بالتيمور والمؤلف الرئيسي على الورقة ، في بيان صحفي صدر مؤخرا عن وكالة ناسا:
"هذا القزم الأبيض قديم جدًا لدرجة أن أي عملية تغذي المواد في حلقاته يجب أن تعمل على مقاييس زمنية تبلغ مليار سنة. معظم النماذج التي ابتكرها العلماء لشرح الحلقات حول الأقزام البيضاء تعمل فقط بشكل جيد حتى حوالي 100 مليون سنة ، لذا فإن هذا النجم يتحدى افتراضاتنا حول كيفية تطور الأنظمة الكوكبية. "
تم الكشف عن النجم من خلال مهمة مستكشف الأشعة تحت الحمراء واسعة النطاق (WISE) التابعة لناسا التي التقطت إشارة قوية بالأشعة تحت الحمراء ، مما يشير إلى وجود غبار. استنادًا إلى المعدل الذي يبرد فيه النجوم القزم الأبيض بمرور الوقت ، حسب فريق Debes من درجات حرارة سطحه - ما يزيد قليلاً عن 5،800° ج (10،500° F) - أن J0207 في مرحلة القزم الأبيض منذ حوالي 3 مليار سنة.
تتناقض هذه الاكتشافات الجديدة مع ما اشتبه فيه علماء الفلك لبعض الوقت حول تطور أنظمة النجوم. في الماضي ، لاحظ علماء الفلك كيف ستتحرك الكواكب والكويكبات التي تنجو من مرحلة RGB للنجم بعيدًا بعد دخولها مرحلة القزم الأبيض. ويرجع ذلك إلى أن النجم فقد الكثير من كتلته ، وبالتالي تأثيره الثقالي على الأجسام المحيطة.
يتوقع علماء الفلك أن هذا ما سيحدث لنظامنا الشمسي في حوالي 5 مليارات سنة. بعد التوسع لتشمل الزهرة والعطارد والأرض ، ستفقد شمس طبقاتها الخارجية وتصبح قزمًا أبيض. عند هذه النقطة ، فإن الكواكب والأجسام المتبقية (والتي من المحتمل أن تشمل حزام الكويكبات الرئيسي وعمالقة الغاز وحزام كويبر) سوف تنجرف إلى الخارج.
ومع ذلك ، في 1 إلى 4 ٪ من الحالات ، أظهرت الأقزام البيضاء انبعاثات الأشعة تحت الحمراء التي تشير إلى أنها محاطة بأقراص أو حلقات الغبار. يفترض العلماء أن هذا قد يكون ناتجًا عن طرد الكويكبات والمذنبات من أحزمةهم من خلال تفاعل الجاذبية مع الكواكب النازحة وإرسالها نحو النجم. مع اقتراب هذه الأجسام من القزم الأبيض ، يتمزق بسبب اضطراب المد والجزر الناجم عن جاذبية النجم القوية.
ثم تشكل الحطام الناتج حلقة متربة تسقط ببطء إلى الداخل ويتم تراكمها على سطح النجم. ومع ذلك ، في جميع الحالات السابقة ، تمت ملاحظة أقراص وحلقات غبار فقط حول الأقزام البيضاء التي كان عمرها حوالي مليار سنة. بدا هذا متسقًا مع فكرة أن الأقزام البيضاء القديمة قد استنفدت فعليًا إمداداتها من الكويكبات وحلقات الغبار الناتجة.
يجعل هذا الاكتشاف الأخير بشكل فعال J0207 أقدم وأبرد قزم أبيض مع الغبار الذي يمكن ملاحظته على الإطلاق. عندما لاحظت لأول مرة إشارات الأشعة تحت الحمراء J0207 ، اعتقدت ميلينا ثيفنوت أنها بيانات سيئة. في ذلك الوقت ، كانت تبحث عبر وكالة الفضاء الأوروبية جايا محفوظات مهمة للأقزام البنية ، والتي بالكاد يمكن اكتشافها خارج انبعاثاتها من الأشعة تحت الحمراء.
بعد التشاور مع بيانات الأشعة تحت الحمراء WISE ، أدركت أنها كانت مشرقة وبعيدة جدًا لتكون قزمًا بنيًا. نقل Thévenot هذه النتائج إلى فريق Backyard Worlds: Planet 9 ، الذي حصل بعد ذلك على ملاحظات متابعة من مرصد W.M Keck في هاواي. كما أوضح Thévenot:
"هذا جانب محفز حقًا للبحث. سيقوم الباحثون بتحريك مقاريبهم لإلقاء نظرة على العوالم التي اكتشفتها. لكن ما أستمتع به بشكل خاص هو التفاعل مع فريق البحث الرائع. الجميع طيبون للغاية ، وهم يحاولون دائمًا تحقيق أقصى استفادة من اكتشافاتنا ".
علاوة على ذلك ، يشك ديبس وزملاؤه في أن J0207 قد يكون لديه نظام من الحلقات. يقترحون في دراستهم أن هذا سيتكون من مكونين متميزين: حلقة خارجية رفيعة حيث تفكك جاذبية القزم الأبيض الكويكبات ، وحلقة أوسع أقرب إلى النجم. من المرجح أن تجبر هذه الملاحظات الجديدة علماء الفلك على إعادة النظر في نماذجهم لكيفية تطور أنظمة الكواكب.
قال كوشنر: "قمنا ببناء Backyard Worlds: Planet 9 في الغالب للبحث عن الأقزام البنية والكواكب الجديدة في المجموعة الشمسية". لكن العمل مع العلماء المواطنين يؤدي دائمًا إلى مفاجآت. إنهم شرهون - احتفل المشروع للتو بعيد ميلاده الثاني ، وقد اكتشفوا بالفعل أكثر من 1000 قزم بني محتمل. الآن بعد أن قمنا بإعادة تشغيل موقع الويب بمضاعفة كمية بيانات WISE ، نتطلع إلى اكتشافات أكثر إثارة ".
بالإضافة إلى فرض إعادة التفكير في كيفية تطور النظام الكوكبي بمرور الوقت ، يمكن أن يوفر هذا البحث أدلة حول مستقبل نظامنا الشمسي. بمجرد أن تصبح شمسنا قزمًا أبيض ، فمن المحتمل أن تقضي المليارات القليلة القادمة في استهلاك الكويكبات و KBOs التي طردها عمالقة الغاز الباقين من أحزمةهم. وفقًا لهذه الدراسة الأخيرة ، يمكن أن يكون لها أيضًا حلقة من الغبار بعد عدة مليارات من السنين.
وبينما كان هذا الاكتشاف بمثابة نعمة لعلماء الفلك ، فإنه يوضح أيضًا ما هو ممكن بفضل التعاون بين المنظمات العلمية والعلماء المواطنين. في عصر أبحاث الكواكب الخارجية وعلم الفلك المتقدم ، فإن الحجم الهائل للبيانات يجعل مثل هذا التعاون ليس ضروريًا فحسب ، بل مربحًا للغاية.
