انطباع فنان عن قزم بني. (مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا)
إن الجسم الذي يدور حول نجم على بعد 1400 سنة ضوئية يواجه بجدية مفاهيمنا حول ما هو ممكن في الكون.
إنه قزم بني ، فئة غريبة من الأجسام التي تمتد عبر الفجوة بين الكواكب والنجوم ، لكنها في مثل هذا المدار القريب بنجمها المضيف شديد الحرارة لدرجة أن درجة حرارته تتجاوز 8000 كلفن (7727 درجة مئوية ، أو 13940 فهرنهايت) - ساخن بدرجة كافية لفصل الجزيئات الموجودة في غلافه الجوي إلى ذراتها المركبة.
إنها أكثر سخونة بكثير من درجة حرارة سطح الشمس ، حيث تكون درجات الحرارة معتدلة نسبيًا عند 5778 كلفن. في الواقع ، هذا القزم البني محطم لدرجة الحرارة - أكثر الأشياء سخونة من نوعها التي وجدناها على الإطلاق.
على الرغم من أن الأقزام البنية تميل إلى أن تكون أكثر سخونة من الكواكب ، إلا أنها تحترق أكثر برودة من أروع النجوم القزمة الحمراء - فهي لا تستطيع مطلقًا الوصول إلى درجات حرارة شبيهة بالشمس باستخدام محركات الاندماج الداخلي الخاصة بها.
قام فريق دولي بقيادة عالمة الفيزياء الفلكية نعمة حلاكون من معهد وايزمان للعلوم في إسرائيل بتسمية الجسم WD0032-317B. تم تفصيل اكتشافهم في ورقة تم قبولها في Nature Astronomy ، وهي متاحة حاليًا على خادم ما قبل الطباعة arXiv .
إنه قزم بني ، فئة غريبة من الأجسام التي تمتد عبر الفجوة بين الكواكب والنجوم ، لكنها في مثل هذا المدار القريب بنجمها المضيف شديد الحرارة لدرجة أن درجة حرارته تتجاوز 8000 كلفن (7727 درجة مئوية ، أو 13940 فهرنهايت) - ساخن بدرجة كافية لفصل الجزيئات الموجودة في غلافه الجوي إلى ذراتها المركبة.
إنها أكثر سخونة بكثير من درجة حرارة سطح الشمس ، حيث تكون درجات الحرارة معتدلة نسبيًا عند 5778 كلفن. في الواقع ، هذا القزم البني محطم لدرجة الحرارة - أكثر الأشياء سخونة من نوعها التي وجدناها على الإطلاق.
على الرغم من أن الأقزام البنية تميل إلى أن تكون أكثر سخونة من الكواكب ، إلا أنها تحترق أكثر برودة من أروع النجوم القزمة الحمراء - فهي لا تستطيع مطلقًا الوصول إلى درجات حرارة شبيهة بالشمس باستخدام محركات الاندماج الداخلي الخاصة بها.
قام فريق دولي بقيادة عالمة الفيزياء الفلكية نعمة حلاكون من معهد وايزمان للعلوم في إسرائيل بتسمية الجسم WD0032-317B. تم تفصيل اكتشافهم في ورقة تم قبولها في Nature Astronomy ، وهي متاحة حاليًا على خادم ما قبل الطباعة arXiv .
رسم متحرك لـ KELT-9b ، كوكب خارجي عملاق غازي شديد الحرارة ومتبخر. ( ناسا / مختبر الدفع النفاث- معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا )يقول الفريق إن هذا الاكتشاف يمكن أن يساعدنا في فهم ما يحدث للعمالقة الغازية الشبيهة بالمشتري والتي تدور حول نجوم ضخمة شديدة الحرارة ، والتي يمكن أن تكون مراقبتها صعبة بسبب خصائص النجوم ، مثل نشاطها ومعدل دورانها.
تتعرض الكواكب التي تدور بالقرب من نجومها للإشعاع بكميات هائلة من الضوء فوق البنفسجي. هذا يمكن أن يتسبب في تبخر الغلاف الجوي ، وتمزق الجزيئات الموجودة فيه ، وهي عملية تعرف باسم التفكك الحراري.
لكننا لا نعرف الكثير عن هذه البيئة القاسية. في مثل هذا القرب القريب من نجم ساطع جدًا ، قد يكون من الصعب استخلاص الإشارات من كوكب خارجي يدور من النشاط النجمي.
نحن نعرف كوكبًا خارج المجموعة الشمسية ساخنًا بدرجة كافية للتفكك الحراري. هذا هو KELT-9b ، الذي يدور حول نجم أزرق عملاق ، والذي يسخن جانب النهار من كوكب خارج المجموعة الشمسية إلى درجات حرارة تزيد عن 4600 كلفن (4327 درجة مئوية ، أو 7820 درجة فهرنهايت).
هذا أكثر سخونة من معظم النجوم - الأقزام الحمراء ، النجوم الأكثر شيوعًا في المجرة ، تبلغ درجة حرارة سطحها القصوى حوالي 4000 كلفن .
ومع ذلك ، يمكن أن تكون إحدى طرق دراسة هذه الأنظمة المتطرفة هي الأقزام البنية في الأنظمة الثنائية ذات النجوم القزمة البيضاء. الأقزام البيضاء أصغر بكثير من العمالقة الزرقاء العملاقة مثل KELT-9 ، وهذا بدوره يجعلها باهتة ، والإشارة من أي كائنات مصاحبة شديدة السخونة أسهل للتخلص منها.
القزم البني ليس كوكبًا تمامًا ، ولكنه ليس نجمًا تمامًا أيضًا. حوالي 13 ضعف كتلة كوكب المشتري ، يمكن أن يكون لجسم يشبه الكوكب ضغط وحرارة كافيين في قلبه لإشعال اندماج الديوتيريوم .
هذا نظير "ثقيل" للهيدروجين. درجة الحرارة والضغط اللازمين لانصهارها أقل بكثير من درجة الحرارة والضغط اللازمين لانصهار الهيدروجين العادي الذي يحترق في قلب النجوم.
تتعرض الكواكب التي تدور بالقرب من نجومها للإشعاع بكميات هائلة من الضوء فوق البنفسجي. هذا يمكن أن يتسبب في تبخر الغلاف الجوي ، وتمزق الجزيئات الموجودة فيه ، وهي عملية تعرف باسم التفكك الحراري.
لكننا لا نعرف الكثير عن هذه البيئة القاسية. في مثل هذا القرب القريب من نجم ساطع جدًا ، قد يكون من الصعب استخلاص الإشارات من كوكب خارجي يدور من النشاط النجمي.
نحن نعرف كوكبًا خارج المجموعة الشمسية ساخنًا بدرجة كافية للتفكك الحراري. هذا هو KELT-9b ، الذي يدور حول نجم أزرق عملاق ، والذي يسخن جانب النهار من كوكب خارج المجموعة الشمسية إلى درجات حرارة تزيد عن 4600 كلفن (4327 درجة مئوية ، أو 7820 درجة فهرنهايت).
هذا أكثر سخونة من معظم النجوم - الأقزام الحمراء ، النجوم الأكثر شيوعًا في المجرة ، تبلغ درجة حرارة سطحها القصوى حوالي 4000 كلفن .
ومع ذلك ، يمكن أن تكون إحدى طرق دراسة هذه الأنظمة المتطرفة هي الأقزام البنية في الأنظمة الثنائية ذات النجوم القزمة البيضاء. الأقزام البيضاء أصغر بكثير من العمالقة الزرقاء العملاقة مثل KELT-9 ، وهذا بدوره يجعلها باهتة ، والإشارة من أي كائنات مصاحبة شديدة السخونة أسهل للتخلص منها.
القزم البني ليس كوكبًا تمامًا ، ولكنه ليس نجمًا تمامًا أيضًا. حوالي 13 ضعف كتلة كوكب المشتري ، يمكن أن يكون لجسم يشبه الكوكب ضغط وحرارة كافيين في قلبه لإشعال اندماج الديوتيريوم .
هذا نظير "ثقيل" للهيدروجين. درجة الحرارة والضغط اللازمين لانصهارها أقل بكثير من درجة الحرارة والضغط اللازمين لانصهار الهيدروجين العادي الذي يحترق في قلب النجوم.
انطباع فنان عن قزم بني كما سيظهر من كوكب قريب. (مارك غارليك / مكتبة صور العلوم / غيتي إيماجز)
يمكن أن يصل حجم الأقزام البنية إلى حوالي 80 كتلة من كوكب المشتري ، ودرجات حرارة تبلغ حوالي 2500 كلفن . إنها أكثر برودة وخفتًا من الأقزام الحمراء ، لكنها تتوهج في أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء.
الأقزام البيضاء ، من ناحية أخرى ، هي المرحلة الأخيرة من حياة النجوم مثل الشمس. عندما ينفد الهيدروجين من النجم في قلبه ، فإنه يقذف طبقاته الخارجية ، وينهار اللب ، الذي لم يعد مدعومًا بالضغط الخارجي للاندماج ، لأسفل إلى جسم شديد الكثافة حول حجم الأرض.
تتألق الأقزام البيضاء بالحرارة المتبقية ، لكن عملية الموت نشطة للغاية - فهي شديدة الحرارة ، مع درجات حرارة مماثلة لتلك الخاصة بالعمالقة الزرقاء .
يقودنا هذا إلى WD0032-317 ، وهو نجم قزم أبيض حار جدًا ومنخفض الكتلة. إنها حوالي 40٪ من كتلة الشمس ، وتحترق عند درجات حرارة حوالي 37000 كلفن.
في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، أشارت البيانات التي تم الحصول عليها باستخدام أداة التصوير الطيفي للأشعة فوق البنفسجية المرئية (UVES) على التلسكوب الكبير جدًا التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي إلى أن WD0032-317 كان يتحرك ، ويتجول على الفور بواسطة رفيق غير مرئي يدور حوله. أشارت الملاحظات المتأخرة في الأشعة تحت الحمراء القريبة إلى أن هذا الرفيق كان قزمًا بنيًا.
استخدمت Hallakou وزملاؤها UVES للحصول على ملاحظات جديدة للنجم ، ووجدوا أن الرفيق هو قزم بني كتلته بين 75 و 88 كوكب المشتري في مدار سريع لا يتجاوز 2.3 ساعة.
كان المسدس الدخاني الذي أدى إلى الكشف ، حسنًا ، نجمًا دخانًا ، نوعًا ما. عندما يواجهنا جانب النهار من القزم البني ، يمكن لعلماء الفلك اكتشاف الهيدروجين الذي ينبعث منه بينما يتبخر النجم.
الأقزام البيضاء ، من ناحية أخرى ، هي المرحلة الأخيرة من حياة النجوم مثل الشمس. عندما ينفد الهيدروجين من النجم في قلبه ، فإنه يقذف طبقاته الخارجية ، وينهار اللب ، الذي لم يعد مدعومًا بالضغط الخارجي للاندماج ، لأسفل إلى جسم شديد الكثافة حول حجم الأرض.
تتألق الأقزام البيضاء بالحرارة المتبقية ، لكن عملية الموت نشطة للغاية - فهي شديدة الحرارة ، مع درجات حرارة مماثلة لتلك الخاصة بالعمالقة الزرقاء .
يقودنا هذا إلى WD0032-317 ، وهو نجم قزم أبيض حار جدًا ومنخفض الكتلة. إنها حوالي 40٪ من كتلة الشمس ، وتحترق عند درجات حرارة حوالي 37000 كلفن.
في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، أشارت البيانات التي تم الحصول عليها باستخدام أداة التصوير الطيفي للأشعة فوق البنفسجية المرئية (UVES) على التلسكوب الكبير جدًا التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي إلى أن WD0032-317 كان يتحرك ، ويتجول على الفور بواسطة رفيق غير مرئي يدور حوله. أشارت الملاحظات المتأخرة في الأشعة تحت الحمراء القريبة إلى أن هذا الرفيق كان قزمًا بنيًا.
استخدمت Hallakou وزملاؤها UVES للحصول على ملاحظات جديدة للنجم ، ووجدوا أن الرفيق هو قزم بني كتلته بين 75 و 88 كوكب المشتري في مدار سريع لا يتجاوز 2.3 ساعة.
كان المسدس الدخاني الذي أدى إلى الكشف ، حسنًا ، نجمًا دخانًا ، نوعًا ما. عندما يواجهنا جانب النهار من القزم البني ، يمكن لعلماء الفلك اكتشاف الهيدروجين الذي ينبعث منه بينما يتبخر النجم.
انطباع فنان عن كوكب خارجي يتبخر. ( وكالة الفضاء الأوروبية / هابل ، ناسا ، إم كورنميسر )
نظرًا لأن القزم البني والنجم قريبان جدًا من بعضهما البعض ، فإن القزم البني مقفل تدريجيًا. هذا يعني أن جانبًا واحدًا - جانب النهار - يواجه النجم دائمًا ، بينما يظل الآخر في ليلة دائمة. قام الفريق بحساب درجات الحرارة القصوى المعنية ، والأرقام مذهلة.
"اعتمادًا على نموذج قلب القزم الأبيض المستخدم ، تتراوح درجة حرارة الجانب النهاري المُسخن للرفيق بين 7250 و 9800 كلفن - وهو ساخن مثل نجم من النوع A - مع درجة حرارة الجانب الليلي ≈1300 - 3000 كلفن ، أو a فرق درجة الحرارة ≈6000 كلفن - حوالي أربعة أضعاف فرق KELT-9b ، " يكتبون في ورقتهم .
"نطاق درجة حرارة الجانب الليلي يغطي الأقزام من T إلى M. تبلغ درجة حرارة الجسم الأسود" المتوازن "للرفيق المشع (مع إهمال لمعانه الجوهري وبياضه ، وبافتراض أنه في حالة توازن حراري مع الإشعاع الخارجي) حوالي 5100 كلفن ، أكثر سخونة من أي كوكب عملاق معروف ، وأكثر سخونة بمقدار 1000 كلفن من KELT-9b ، مما أدى إلى ≈ 5600 مرة أعلى في تدفق الأشعة فوق البنفسجية ".
لا يوجد كوكب معروف أو قزم بني أكثر سخونة ، مما يجعل WD0032-317B ليس رائعًا للغاية فحسب ، بل إنه مرشح ممتاز لدراسة كيف يمكن للنجوم شديدة الحرارة أن تتبخر من رفاقها ذوي الكتلة الأقل. يقول الباحثون إن دراسة أشياء مثل WD0032-317B يمكن أن تساعدنا في فهم الأشياء النادرة النادرة مثل KELT-9b.
"اعتمادًا على نموذج قلب القزم الأبيض المستخدم ، تتراوح درجة حرارة الجانب النهاري المُسخن للرفيق بين 7250 و 9800 كلفن - وهو ساخن مثل نجم من النوع A - مع درجة حرارة الجانب الليلي ≈1300 - 3000 كلفن ، أو a فرق درجة الحرارة ≈6000 كلفن - حوالي أربعة أضعاف فرق KELT-9b ، " يكتبون في ورقتهم .
"نطاق درجة حرارة الجانب الليلي يغطي الأقزام من T إلى M. تبلغ درجة حرارة الجسم الأسود" المتوازن "للرفيق المشع (مع إهمال لمعانه الجوهري وبياضه ، وبافتراض أنه في حالة توازن حراري مع الإشعاع الخارجي) حوالي 5100 كلفن ، أكثر سخونة من أي كوكب عملاق معروف ، وأكثر سخونة بمقدار 1000 كلفن من KELT-9b ، مما أدى إلى ≈ 5600 مرة أعلى في تدفق الأشعة فوق البنفسجية ".
لا يوجد كوكب معروف أو قزم بني أكثر سخونة ، مما يجعل WD0032-317B ليس رائعًا للغاية فحسب ، بل إنه مرشح ممتاز لدراسة كيف يمكن للنجوم شديدة الحرارة أن تتبخر من رفاقها ذوي الكتلة الأقل. يقول الباحثون إن دراسة أشياء مثل WD0032-317B يمكن أن تساعدنا في فهم الأشياء النادرة النادرة مثل KELT-9b.
اسعدني حضوركم اخوتي الكرام