لغز كيف يمكن للنجوم إلقاء الجنيهات الرئيسية يمكن حلها

فنان

انطباع فنان عن الغبار المحيط بنجم عملاق أحمر. (رصيد الصورة: آنا مايال)



عندما تقترب النجوم ذات الوزن المتوسط ​​من نهاية حياتها الكونية ، فإنها تتجاهل طبقاتها الخارجية ، وتذرف ما يصل إلى نصف كتلتها. لكن كيف تمكنت النجوم من تبديد الكثير من المواد كان لغزا ، على الرغم من أن دراسة جديدة قد تحمل أدلة لإغلاق القضية.



وجد علماء الفلك الذين قاموا بفحص الملاحظات الجديدة أن حبيبات الغبار في الطبقات الخارجية للأغلفة الجوية للنجوم القريبة من الموت كبيرة بشكل مدهش. يقول الباحثون إن هذه العملية تسمح للغبار النجمي بتشتيت الضوء والخروج بعيدًا عن الطريق ، ونقل كتلته إلى الفضاء.

يساعد الوحي في ملء التفاصيل حول عملية مهمة تصوغ ملف تطور المجرات . عندما ولدت النجوم الأولى ، كانت تتكون بشكل حصري تقريبًا من الهيدروجين والهيليوم ، وهما أخف عنصرين. داخل نوى هذه النجوم ، اندمجت هذه العناصر لتشكل عناصر ثقيلة مثل الكربون والأكسجين.



بعد ذلك ، مع تقدم النجوم في السن ، قاموا بطرد هذه العناصر إلى الفضاء حيث فقدوا كتلتها ، مما أدى في النهاية إلى زرع المجرة بالمواد الخام لنجوم جديدة. ولدت النجوم الجديدة بعد ذلك بعناصر أثقل ، مما سمح لها بتكوين عناصر أثقل من خلال الاندماج داخل نوىها. واستمرت الدورة.

أردنا أن نعرف ، كيف يحدث ذلك ، كيف يقذف النجم معظم كتلته في الوسط النجمي؟ قال سيلفستر لاكور من Observatoire de Paris ، أحد الباحثين وراء الدراسة الجديدة. 'كنا نحاول أن ننظر قريبًا جدًا من النجم لنرى ما هو المحرك الذي يدفع كل هذا الأمر؟'

تحول النجوم



خلال ما يسمى بمرحلة العملاق الأحمر ، والتي يمكن أن تستمر 10000 عام ، تفقد النجوم الكثير من الكتلة لدرجة أن كل ما تبقى هو نوى بقاياها. كما أنها شديدة السطوع خلال هذا الوقت ، وتطلق كميات وفيرة من الضوء على شكل فوتونات تتجه نحو الخارج في جميع الاتجاهات. استنتج علماء الفلك أن هذا الضوء يجب أن يدفع الكتلة ، على شكل حبيبات من الغبار ، خارج النجم ، لكنهم لم يفهموا كيف يمكن أن يكون ذلك.

من ناحية أخرى ، من المحتمل أن يؤدي هذا الضوء الشديد إلى تدمير حبيبات الغبار في الغلاف الجوي للنجم. من ناحية أخرى ، قد تكون حبيبات الغبار شفافة للضوء ، مما يسمح لها بالبقاء على قيد الحياة ، ولكن بعد ذلك كيف يمكن دفعها إلى الفضاء؟ [ فيديو: دوران النجم العملاق الأحمر ]

استخدم الباحثون ، بقيادة بارنابي نوريس من جامعة سيدني في أستراليا ، التلسكوب الكبير جدًا في تشيلي لمراقبة قذائف الغبار حول ثلاثة نجوم عملاقة حمراء.



قال لاكور لموقع ProfoundSpace.org: 'وجدنا الكثير من الغبار ، أكثر بكثير مما توقعنا'. 'يبدو أن الحبيبات شفافة بدرجة كافية بحيث لا يتم إتلافها ، لكنها تحيد الضوء.'

كانت حبيبات الغبار أكبر من المتوقع ، بمتوسط ​​نصف قطر يبلغ حوالي 300 نانومتر (النانومتر هو واحد من المليار من المتر ، أو حوالي واحد على عشرة آلاف من عرض شعرة الإنسان).

قالت لاكور: 'يبدو الأمر صغيراً ، لكنه في الحقيقة كبير جداً' في مثل هذه البيئة القاسية.

في الواقع ، بدت حبيبات الغبار وكأنها بحجم قريب من الطول الموجي للضوء المتدفق عبر النجوم. سمح لهم ذلك بمقاومة تعرضهم للاصطدام من قبل الفوتونات ، ولكن بدلاً من ذلك تسبب في تفادي الفوتونات من خلال التفاعل ، ومن خلال التفاعل ، ودفع حبيبات الغبار في مسار جديد إلى الخارج.

وقالت لاكور: 'لأول مرة لدينا طريقة جديدة لدفع الحبوب إلى الأمام'. لا يتم دفع الحبيبات لأن الفوتون يضرب الحبيبات ويدفعها. يتم دفع الحبوب لأنها تحيد الضوء ومن خلال هذا الانحراف ، هناك بعض نقل الطاقة الذي يدفعها بعيدًا. هذه هي الطريقة التي يمكن أن تنجو بها الحبوب.

يتم تسريع حبيبات الغبار المتكونة في الغلاف الجوي لنجم مضيء بارد بعيدًا (السهم الأبيض) عن النجم من خلال امتصاص وانبعاث أو نثر الفوتونات النجمية. من خلال الاصطدام لاحقًا بالجزيئات الموجودة في الغاز المحيط ، تسرع الحبيبات الجزيئات وتجعلها تتصادم مع جزيئات الغاز الأخرى وتؤدي إلى تدفق الغاز أو الرياح النجمية. توفر دراسة نوريس وزملائه للجوار المباشر للعديد من النجوم العملاقة الباردة معلومات عن أحجام وخصائص المواد للحبوب التي تحرك الرياح النجمية.

يتم تسريع حبيبات الغبار المتكونة في الغلاف الجوي لنجم مضيء بارد بعيدًا (السهم الأبيض) عن النجم من خلال امتصاص وانبعاث أو نثر الفوتونات النجمية. من خلال الاصطدام لاحقًا بالجزيئات الموجودة في الغاز المحيط ، تسرع الحبيبات الجزيئات وتجعلها تتصادم مع جزيئات الغاز الأخرى وتؤدي إلى تدفق الغاز أو الرياح النجمية. توفر دراسة نوريس وزملائه للجوار المباشر للعديد من النجوم العملاقة الباردة معلومات عن أحجام وخصائص المواد للحبوب التي تحرك الرياح النجمية.(رصيد الصورة: الطبيعة)

ستار الغموض المحققين

تم تمكين الاكتشاف من خلال القياسات المأخوذة في الضوء المستقطب ، والذي يستخدم مرشحًا للبحث عن موجات الضوء الموجهة في اتجاهات معينة. كشفت هذه العملية عن صور مختلفة للنجوم في استقطابات مختلفة ، مما يشير إلى حجم وسلوك حبيبات الغبار بالنسبة للضوء.

وكتبت عالمة الفلك سوزان هوفنر من جامعة أوبسالا السويدية ، والتي لم تشارك في البحث ، في مقال مصاحب لها في مجلة Nature: 'أصبحت هذه النتيجة ممكنة بفضل مزيج ذكي من الأجهزة المتقدمة وأساليب الرصد'.

وأضاف هوفنر: 'تؤكد هذه النتيجة النماذج المسبقة والخجولة التي تشرح كيف يمكن للغاز أن يهرب من الجاذبية النجمية ويصبح جزءًا من دورة المادة الكونية'.

على الرغم من أنه قد تتم الآن الإجابة على سؤال واحد حول العمالقة الحمر ، إلا أنه يثير أسئلة أخرى في أعقابه.

قالت لاكور: 'لا نعرف كيف تظهر هذه الحبوب'. لم نكن نتوقع أن تكون هذه الحبوب كبيرة جدًا هناك ، وما زلنا لا نعرف كيف يمكن أن تتشكل. هذا هو اللغز التالي الذي يجب حله. كيف يمكن أن يكون لدينا مثل هذه الحبيبات الكبيرة قريبة جدًا من النجم ، داخل الغلاف الجوي؟

النتائج الجديدة مفصلة في عدد الغد (12 أبريل) من مجلة نيتشر.

يمكنك متابعة مدير التحرير المساعد على موقع ProfoundSpace.org Clara Moskowitz على Twitter تضمين التغريدة . تابع موقع ProfoundSpace.org للحصول على أحدث أخبار علوم الفضاء والاستكشاف على Twitter تضمين التغريدة و على موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك .