عندما تستنفد النجوم إمدادها بوقود الهيدروجين ، فإنها تخرج من مرحلة التسلسل الرئيسية لتطورها وتدخل فيما يعرف باسم طور الفرع الأحمر العملاق (RGB). يتميز هذا بتمدد النجوم بشكل كبير وتصبح أكبر بعشرات الآلاف من المرات من شمسنا. كما أنها تصبح أكثر قتامة وبرودة ، مما يضفي عليها مظهرًا برتقاليًا محمرًا (ومن هنا جاءت تسميتها).
في الآونة الأخيرة ، استخدم فريق من علماء الفلك وحدات ESO مقياس تداخل تلسكوب كبير جدًا (VLTI) لرسم خريطة لأحد هذه النجوم ، وهو العملاق الأحمر قلب العقرب . وبذلك ، تمكنوا من إنشاء الخريطة الأكثر تفصيلاً لنجم غير شمسنا. كشفت الصور التي التقطوها أيضًا عن بعض الأشياء غير المتوقعة حول هذا النجم العملاق ، وكلها يمكن أن تساعد علماء الفلك على فهم ديناميكيات وتطور النجوم العملاقة الحمراء بشكل أفضل.
الدراسة التي توضح تفاصيل عملهم بعنوان ' حركات الغلاف الجوي القوية في قلب العقرب السلفي ذو المستعر الأعظم الفائق الأحمر '، ظهر مؤخرًا في المجلةطبيعة سجية. كما هو مبين في الدراسة ، فإن الفريق - الذي قاده Keiichi Ohnaka ، أستاذ مشارك في معهد UCN لعلم الفلك في تشيلي = اعتمدت على VLTI في ESO's مرصد بارانال في تشيلي لرسم خريطة لسطح قلب العقرب وقياس حركة المادة السطحية له.
انطباع الفنان عن النجم العملاق الأحمر قلب العقرب ، الذي يقع على بعد 550 ليترًا في كوكبة برج العقرب. الائتمان: ESO / M. كورنميسر
كان الغرض من دراستهم هو رسم كيف تبدأ النجوم التي دخلت مرحلة RGB الخاصة بها في التغير. يعتبر VLTI مناسبًا بشكل فريد لهذه المهمة ، لأنه قادر على الجمع بين الضوء من أربعة تلسكوبات مختلفة - قياس 8.2 متر وحدة التلسكوبات ، أو الأصغر التلسكوبات المساعدة - لإنشاء تلسكوب افتراضي واحد بدقة عدسة تلسكوب يبلغ قطرها 200 متر.
يتيح ذلك لـ VLTI حل التفاصيل الدقيقة التي تتجاوز بكثير ما يمكن رؤيته باستخدام تلسكوب واحد. كما أوضح البروفيسور أوناكا في ESO الأخير بيان صحفي :
'كانت الطريقة التي تفقد بها النجوم مثل Antares الكتلة بهذه السرعة في المرحلة الأخيرة من تطورها مشكلة لأكثر من نصف قرن.VLTI هو المرفق الوحيد الذي يمكنه قياس حركات الغاز بشكل مباشر في الغلاف الجوي الممتد في قلب العقرب - وهي خطوة حاسمة نحو توضيح هذه المشكلة. التحدي التالي هو تحديد الدافع وراء الحركات المضطربة. '
في دراستهم ، اعتمد الفريق على ثلاثة من التلسكوبات المساعدة VLTI وأداة تسمى الجمع الفلكي Multi-BEam (العنبر). تجمع أداة قياس التداخل الطيفي القريبة من الأشعة تحت الحمراء بين ثلاثة أشعة تلسكوبية متماسكة ، مما يسمح لعلماء الفلك بقياس مرئيات ومراحل إغلاق النجوم. باستخدام هذه الأدوات ، حصل الفريق على صور لسطح قلب العقرب على مدى صغير من أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء.
من هذه ، كان الفريق قادرًا على حساب الفرق بين سرعة غاز الغلاف الجوي في مواقع مختلفة على سطح أنتاريس ، وكذلك متوسط سرعته على السطح بأكمله. نتج عن ذلك خريطة سرعة ثنائية الأبعاد لـ Antares ، وهي أول خريطة تم إنشاؤها لنجم آخر غير الشمس. كما لوحظ ، فهي أيضًا الخريطة الأكثر تفصيلاً لأي نجم خارج نظامنا الشمسي حتى الآن.
قدمت الدراسة أيضًا بعض الاكتشافات المثيرة للاهتمام لما يحدث على سطح قلب العقرب وفي الغلاف الجوي. على سبيل المثال ، وجدوا دليلاً على وجود مسافات تصل إلى 1.7 نصف قطر شمسي في الفضاء - أبعد بكثير مما كان يُعتقد سابقًا. وزعموا أن هذا لا يمكن تفسيره بالحمل الحراري وحده ، وهي العملية التي تتحرك فيها المادة الباردة لأسفل والمواد الساخنة لأعلى في نمط دائري.
تحدث هذه العملية على الأرض في الغلاف الجوي ومع التيارات المحيطية ، ولكنها أيضًا مسؤولة عن تحريك جيوب من الغازات الأكثر سخونة وبرودة حول النجوم. وبالتالي ، فإن حقيقة أن الحمل الحراري لا يمكن أن يفسر سلوك الغلاف الجوي الممتد في قلب العقرب تشير إلى أن بعض العمليات الجديدة وغير المحددة الشائعة للنجوم العملاقة الحمراء يجب أن تكون مسؤولة.
تقدم هذه النتائج بالتالي فرصًا جديدة للبحث في التطور النجمي ، والذي أصبح ممكنًا بفضل أدوات الجيل التالي مثل VTLI. كما استنتج أوناكا:
لا يقتصر هذا النوع من البحث على تحسين فهمنا للنجوم خارج نظامنا الشمسي فحسب ، بل يتيح لنا أيضًا معرفة ما يمكن توقعه عندما تخرج شمسنا من مرحلة التسلسل الرئيسية وتبدأ في التوسع لتصبح عملاقًا أحمر. على الرغم من أن ذلك اليوم يبعد بلايين السنين ولا يمكننا التأكد من أن البشرية ستكون موجودة بحلول ذلك الوقت ، فإن معرفة آليات التطور النجمي أمر مهم لفهمنا للكون. من المفيد معرفة أنه حتى بعد رحيلنا ، يمكننا التنبؤ بما سيبقى هنا وإلى متى. تأكد من إطلاعك على هذه الرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد لـ Antares ، بإذن من ESO:'في المستقبل ، يمكن تطبيق تقنية المراقبة هذه على أنواع مختلفة من النجوم لدراسة أسطحها وأجواءها بتفاصيل غير مسبوقة. لقد اقتصر هذا على الشمس فقط حتى الآن. يجلب عملنا الفيزياء الفلكية النجمية إلى بُعد جديد ويفتح نافذة جديدة تمامًا لرصد النجوم '.
قراءة متعمقة: الذي - التي و طبيعة سجية