ويسترلوند 2 هو عنقود نجمي يبعد حوالي 20000 سنة ضوئية. إنه صغير - يبلغ عمره حوالي مليون أو مليوني عام فقط - ويحتوي قلبه على بعض من ألمع النجوم وأكثرها سخونة التي نعرفها. أيضا بعض من أضخمها.
هناك شيء غير عادي يحدث حول النجوم الحارة الضخمة في قلب Westerlund 2. يجب أن تكون هناك سحب ضخمة ومضطربة من الغاز والغبار حول تلك النجوم ، وجيرانها ، على شكل أقراص محيطية.
ولكن في حالة Westerlund 2 ، لا تحتوي بعض النجوم على أقراص.
عندما تتكون النجوم من ضخمة الغيوم الجزيئية ، هناك مواد متبقية. هذه المادة تشكل النجم القرص المحيطي . يدور هذا القرص حول النجم الشاب ، وتدريجيًا ، يخرج شكل الكوكب منه. يمكننا أن نرى الكواكب الخارجية تتشكل مثل هذا في أنظمة شمسية بعيدة ، وعلماء الفلك على يقين من أن هذا ما حدث في نظامنا الشمسي.
رسم توضيحي لفنان لكواكب صغيرة تتشكل من قرص حول نجم شاب. يقوم الكوكبان بإزالة فجوة في القرص المحيط بالنجم أثناء تشكلهما. النجوم الساخنة الضخمة في Westerlund 2 شديدة الحرارة لدرجة أنها تدمر الأقراص في جوارها ، وتمنع الكواكب من التكون. حقوق الصورة: مرصد دبليو إم كيك / آدم ماكارينكو
استخدم علماء الفلك تلسكوب هابل الفضائي لإجراء دراسة مدتها ثلاث سنوات للنجوم الشابة الكبيرة بالقرب من مركز ويسترلوند 2. ووجدوا أنه بينما تحتوي النجوم الموجودة على أطراف التجمع على أقراص ، فإن النجوم الأكثر سطوعًا والأضخم التي تهيمن على قلب الكتلة ليس لديها أي.
لذلك من المحتمل ألا يكون لديهم أي كواكب.
في عناقيد النجوم مثل Westerlund 2 ، توجد النجوم الأكثر ضخامة والأكثر سخونة في القلب. يبدو أن هذه النجوم نشطة للغاية لدرجة أنها تغير خصائص أقراصها ، وتمنع الكواكب من التشكل بالطريقة العادية. ليس ذلك فحسب ، بل إن أكثر 30 نجمًا نشاطًا في المركز تنفجر كثيرًا من الأشعة فوق البنفسجية لدرجة أنها تمزق الأقراص حول النجوم المجاورة ذات الكتلة المنخفضة.
الدراسة التي تحدد هذه النتائج بعنوان ' دراسة المجال الزمني للكتلة الشابة الكتلة الضخمة Westerlund 2 معتلسكوب هابل الفضائي . ' المؤلف الرئيسي للدراسة هو إيلينا سابي من معهد علوم تلسكوب الفضاء. تم نشر الدراسة في مجلة الفيزياء الفلكية .
قال عضو الفريق داني لينون من Instituto de Astrofísica de Canarias و Universidad de La Laguna: 'بعمر أقل من مليوني عام ، يضم Westerlund 2 بعضًا من أضخم النجوم وأكثرها سخونة في مجرة درب التبانة'. . 'وبالتالي ، تتعرض البيئة المحيطة لهذا العنقود للقصف المستمر من خلال الرياح النجمية القوية والأشعة فوق البنفسجية من هذه العمالقة التي تصل كتلتها إلى 100 ضعف كتلة الشمس.'
يقع Westerlund 2 في وسط هذه الصورة ، حيث تظهر النجوم الفتية الساطعة بوضوح. البنية الغازية الهشة المحيطة عبارة عن سديم مكون من النجوم يسمى RCW 49. هذه صورة مركبة. تظهر بيانات الأشعة تحت الحمراء من تلسكوب سبيتزر الفضائي باللونين الأسود والأبيض ، بينما تظهر بيانات الأشعة السينية من Chandra بالألوان ، مما يبرز النجوم السائدة في قلب Westerlund 2. حقوق الصورة: الأشعة السينية ؛ Y.Nazé، G.Rauw، J.Manfroid (Université de Liège)، CXC، NASA Infrared؛ إي تشيرشويل (جامعة ويسكونسن) ، مختبر الدفع النفاث ، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، ناسا. المجال العام.
أوضح المؤلف الرئيسي Sabbi في خبر صحفى . 'ربما لا يزال لديك قرص ، لكن النجوم تغير تكوين الغبار في الأقراص ، لذلك من الصعب إنشاء هياكل مستقرة تؤدي في النهاية إلى الكواكب. نعتقد أن الغبار إما يتبخر في غضون مليون عام ، أو يتغير في التكوين والحجم بشكل كبير بحيث لا تحتوي الكواكب على اللبنات الأساسية لتشكيلها '.
Westerlund 2 عبارة عن عنقود نجمي كثيف للغاية. هذه الدراسة هي المرة الأولى التي يدرس فيها علماء الفلك مثل هذه المجموعة بدقة أو لفترة طويلة. إنه جزء من محاولة لفهم الظروف التي تسمح بتكوين الكواكب أو تمنعها.
'تمنحنا ملاحظات هابل عن Westerlund 2 إحساسًا أفضل بكثير عن كيفية تغير النجوم ذات الكتل المختلفة بمرور الوقت ، وكيف تؤثر الرياح القوية والإشعاعات الصادرة عن النجوم الضخمة جدًا على النجوم القريبة من الكتلة الأقل كتلة وعلى أقراصها.'
إيلينا سابي ، المؤلف الرئيسي ، معهد علوم تلسكوب الفضاء
تتطرق النجوم في قلب Westerlund 2 إلى قضية أخرى في علم الفلك. الكتلة صغيرة ، يبلغ عمرها مليونًا أو مليوني عام فقط. ومع ذلك ، فهو يحتوي على نجوم ضخمة في قلبه. يتساءل علماء الفلك عما إذا كانت هذه النجوم الضخمة قد تشكلت في مكانها ، أم أنها هاجرت إلى هناك.
تؤكد أنواع النجوم عمر العنقود. يحتوي Westerlund 2 على الكثير من النجوم التي تمثل تسلسلًا رئيسيًا مسبقًا. هذا يعني أن الكتلة لا يمكن أن تكون أقدم بكثير من مليوني سنة ، على الأقل. هناك أيضًا عدة أنواع فرعية من وولف رايت النجوم - تسمى WNh النجوم — التي هي جزء من الكتلة ، على الرغم من أن بعضها قد تم طرده على أنه هارب. إن وجود هذه النجوم الشابة الساخنة يحد أيضًا من عمر مجموعة Westerlund 2.
تم إجراء الدراسة لمدة ثلاث سنوات باستخدام كاميرا هابل واسعة المجال 3 (WFC3). باستخدام تلك الكاميرا ، حدد الباحثون ما يقرب من 5000 نجم بكتل تتراوح بين 0.1 إلى 5 كتل شمسية. يُظهر 1500 من تلك النجوم تقلبات ضوئية حيث تحجب كتل من المواد في أقراصها الدوارة بعضًا من ضوءها بشكل متقطع. يعتقد علماء الفلك أن هذه الكتل هي كواكب وليدة ، تتشكل من الأقراص النجمية.
الشيء هو أن هابل رأى معظم تلك التقلبات في النجوم التي كانت خارج النواة. داخل القلب ، حيث توجد النجوم الأكثر ضخامة وسخونة ، لم يرصدوا هذه الانخفاضات. في الواقع ، لم يجدوا أي انخفاضات في السطوع تشير إلى تكتلات تشكل الكواكب ، حول النجوم في غضون أربع سنوات ضوئية من المركز.
يتجمع الحطام الموجود في الأقراص حول النجوم معًا في كتل أكبر تسمى planetesimals. مع استمرار العملية ، تشكل الكواكب الصغيرة في النهاية كواكب. لكن النجوم الساخنة الضخمة القريبة قد تعطل هذه العملية ، حتى في النجوم المجاورة. الائتمان: ناسا / مختبر الدفع النفاث
أوضح المؤلف الرئيسي Sabbi: 'نعتقد أنها كواكب أو هياكل في التكوين'. يمكن أن تكون هذه البذور التي تؤدي في النهاية إلى وجود كواكب في أنظمة أكثر تطورًا. هذه هي الأنظمة التي لا نراها قريبة من النجوم الضخمة جدًا. نراهم فقط في الأنظمة خارج المركز '.
يعتبر Westerlund 2 نوعًا ما بمثابة مختبر طبيعي لتشكيل النجوم لعلماء الفلك. لا يستطيع علماء الفلك مشاهدة كيفية تطور النجوم فحسب ، بل يمكنهم أيضًا مشاهدة النجوم ذات الكتل المختلفة التي تتفاعل مع بعضها البعض.
قال سابي: 'تمنحنا ملاحظات هابل لـ Westerlund 2 إحساسًا أفضل بكثير عن كيفية تغير النجوم ذات الكتل المختلفة بمرور الوقت ، وكيف تؤثر الرياح القوية والإشعاعات الصادرة من النجوم الضخمة جدًا على النجوم القريبة ذات الكتلة الأقل وعلى أقراصها'. 'نرى ، على سبيل المثال ، أن النجوم ذات الكتلة المنخفضة ، مثل شمسنا ، القريبة من النجوم شديدة الكتلة في الكتلة ما زالت تحتوي على أقراص ولا يزال بإمكانها تجميع المواد أثناء نموها. لكن بنية أقراصها (وبالتالي قدرتها على تكوين الكواكب) تبدو مختلفة تمامًا عن تلك الموجودة في الأقراص حول النجوم التي تتشكل في بيئة أكثر هدوءًا بعيدًا عن قلب الكتلة. هذه المعلومات مهمة لبناء نماذج لتكوين الكواكب وتطور النجوم. '
تظهر هذه الصورة المأخوذة من Digitized Sky Survey العنقود النجمي Westerlund 2 ومحيطه. حقوق الصورة: NASA / ESA / Hubble
في ورقتهم البحثية ، أطلق المؤلفون على Westerlund 2 'منجم ذهب' عندما يتعلق الأمر بدراسة النجوم قبل التسلسل الرئيسي (PMS) وأقراصها.
'تحليل Galactic YMC Wd2 مع WFC3 على متن الطائرةHSTأظهروا أن هذه الأنظمة هي مناجم ذهب لدراسة خصائص نجوم PMS المتغيرة والتحقيق في تطور أقراصها الظرفية كدالة للكتلة والعمر '، كتب المؤلفون. كما أشاروا إلى أن حوالي ثلث النجوم في Wd2 هي نجوم متغيرة ، وتشكل هذه النجوم جزءًا مهمًا من هذه الدراسة ، لأنه يمكن ملاحظة التباين من مسافة بعيدة.
يكتبون: 'المقارنة بين التوزيعات المكانية لمجموعات المتغيرات الخمسة تسلط الضوء على كيفية تأثير الظروف المحلية على تطور الأقراص الظرفية.'
هناك عدد هائل من أنواع ملفات النجوم المتغيرة . كجزء من عملهم ، قسم الباحثون النجوم المتغيرة PMS في Wd2 إلى خمس مجموعات:
- WTTS أو نجوم T-Tauri ذات الخطوط الضعيفة: يختلف ضوءها بسبب البقع المغناطيسية الموجودة على سطحها والتي تدور داخل وخارج الرؤية.
- CTTS أو نجوم T-Tauri الكلاسيكية: متغير لأنها لا تزال تتراكم مادة من القرص المحيط
- الغطاسات: انحدارها الخفيف بسبب خصائص أقراصها النجمية
- المتفجرات: تنبعث منها رشقات نارية من الضوء تبلغ ذروتها في جزء الأشعة السينية من الطيف
- EBs: كسوف الثنائيات: الضوء متغير بسبب الكسوف الثنائي
يقولون في ورقتهم البحثية أن 'التوزيع المكاني للمجموعات المختلفة لنجوم الدورة الشهرية المتغيرة يشير إلى أن ردود الفعل النجمية والأشعة فوق البنفسجية من النجوم الضخمة تلعب دورًا مهمًا في تطور الأقراص النجمية والكواكب.'
يوضح هذا الشكل من الدراسة التوزيع المكاني للأنواع الخمسة من النجوم المتغيرة التي رسمها الباحثون. الخطوط متوازنة ذات كثافة نجمية ، وفي اللوحة B على وجه الخصوص ، يمكنك أن ترى أن هناك منطقتين أو كتل ذات كثافة نجمية عالية. حقوق الصورة: Sabbi et al، 2020
تمكن الباحثون من استنباط بعض هذه التفاصيل في هذه الدراسة. كما تظهر الصورة ، تتركز نجوم T-Tauri ذات الخط الضعيف بشكل أكبر حول مجموعتين من النجوم الأكثر كثافة في WD2 ، بينما تنتشر نجوم T-Tauri الكلاسيكية والنجوم على نطاق أوسع. أيضًا ، لا توجد الغواصات في وسط كتلتين من الكثافة ، حيث تسكن أكبر النجوم.
نظرًا لأن الغواصين يعرضون انخفاضات في السطوع بسبب ميزات أقراصهم النجمية ، فإن النجوم الساطعة الضخمة في المركز تعمل على تعطيل أقراص الغطاسين.
قال عضو الفريق داني لينون من معهد أستروفيسيكا دي كنارياس: 'أحد الاستنتاجات الرئيسية لهذا العمل هو أن الأشعة فوق البنفسجية القوية للنجوم الضخمة تغير الأقراص حول النجوم المجاورة'.
كتب المؤلفون في ورقتهم البحثية: 'إذا كان الانخفاض الكبير في اللمعان الذي يعاني منه الغطاسون ، كما هو مقبول عمومًا ، بسبب وجود هياكل كبيرة مغبرة وكواكب صغيرة ، فإن غياب الغطاسات في مجموعتي Wd2 الأعلى كثافة يمكن أن يفسر سبب وجود الكواكب. تبدو الأنظمة نادرة للغاية في ... التجمعات الصغيرة الكثيفة مثل Wd2.
سوف يتطلب الأمر مزيدًا من المراقبة ، باستخدام أدوات أفضل ، لاكتشاف المزيد من الشوائب حول هذه النجوم الشابة القوية للغاية ، وكيفية تأثيرها على أقراص النجوم المجاورة لها. يقول علماء الفلك هذا كثيرًا ، وفي هذه الأيام غالبًا ما يعني ذلك تلسكوب جيمس ويب الفضائي.
رسم توضيحي لتلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لوكالة ناسا. عندما يتم إطلاق هذا الشيء أخيرًا ، سيكون مشغولاً للغاية. ائتمانات: ناسا
'ملاحظات متابعة عالية الدقة المكانية في الأشعة تحت الحمراء القريبة والمتوسطة باستخدام ، على سبيل المثال ، NIRSpec و MIRI علىتلسكوب جيمس ويب الفضائيستكون هناك حاجة بالتأكيد لتوصيف خصائص الأقراص في Wd2 و YMCs الأخرى لتحديد كيفية تأثير الظروف المحلية على تطور هذه الأنظمة وتشكيل أنظمة الكواكب. '
يبدو جيدا. الآن إطلاق الشيء الرتق!
أكثر:
- خبر صحفى: وجد هابل أن 'المسافة' من ألمع النجوم هي مفتاح الحفاظ على الأقراص البدائية
- خبر صحفى: في تشكيل الكوكب ، الموقع ، الموقع ، الموقع
- ورقة ابحاث: دراسة المجال الزمني للمجموعة الشابة الكتلة الضخمة Westerlund 2 باستخدام تلسكوب هابل الفضائي.
- الكون اليوم: يرى علماء الفلك كواكب صغيرة رائعة تتشكل حول نجم صغير
