رصيد الصورة: مرصد ماكدونالد
إن عمليات رصد النجم القزم الأبيض ، سيريوس بي ، التي تم إجراؤها بواسطة القمر الصناعي مستكشف الأشعة فوق البنفسجية البعيد (FUSE) التابع لناسا ، تقدم لعلماء الفلك دليلًا جديدًا قاطعًا على صحة النماذج الرياضية المستخدمة على نطاق واسع للتنبؤ بكتلة نجم القزم الأبيض ونصف قطره.
يقدم جاي بي هولبرج من مختبر القمر والكواكب بجامعة أريزونا النتيجة اليوم في الجمعية الفلكية الأمريكية في سان دييغو.
تعتبر نتيجة FUSE مهمة لأن Sirius B هو أحد النجوم القليلة التي يتعين على علماء الفلك اختبار أفكارهم حول العلاقة بين الكتلة ونصف القطر للنجوم القزمة البيضاء. النجوم القزمة البيضاء هي نجوم صغيرة ولكنها كثيفة بشكل مذهل. حجم سيريوس ب هو حجم الأرض وكتلة الشمس.
ظهرت النظرية التي تصف كيف يمكن أن توجد النجوم القزمة البيضاء في أوائل الثلاثينيات ، عندما كان سوبرامانيان شاندراسيخار؟ أو شاندرا كما كان معروفا؟ حسبت الحد الأقصى لكتلة القزم الأبيض من خلال تطبيق نظرية أينشتاين للنسبية الخاصة. كان أحد التطبيقات الأولى لميكانيكا الكم على الأنظمة الفيزيائية الكبيرة في السماء.
توقع شاندرا أنه لا يوجد نجم قزم أبيض يمكن أن يكون أكبر من 1.4 مرة من كتلة الشمس وإلا سينهار.
قال هولبيرج: 'كان شاندرا أول شخص وضع التفاصيل الأساسية لكيفية تحافظ الأقزام البيضاء على نفسها ، وهي مختلفة جدًا جدًا عن الشمس أو أي نجوم أخرى'.
على عكس معظم الأقزام البيضاء ، فإن Sirius B جزء من نظام ثنائي ، ويمكن لعلماء الفلك تحديد كتلة النجوم في النظام الثنائي.
'وجود نظام ثنائي؟ عندما يدور نجمان حول بعضهما البعض - فهذه هي الطريقة الوحيدة التي يمكنك من خلالها قياس كتلة نجم بشكل أساسي '. 'يمكنك مراقبة مداراتها ، والحصول على الدورة ، ومعرفة مدى بعدهما ، ويمكنك العثور على مجموع كتلي النجمين. إذا كان بإمكانك تحديد توقيت المدارات ومعرفة مدى تباعد النجوم ، يمكنك تحديد كتل النجوم الفردية. هذه هي الطريقة الأكثر دقة ، الطريقة المقبولة لتحديد كتل النجوم.
قال هولبيرج: 'لكن هذا النجم كان دائمًا صعب الملاحظة'. النجم الأساسي في النظام ، Sirius A ، يبعد 8 سنوات ضوئية عن الأرض وله ضعف كتلة الشمس. إنه ألمع نجم في سماء الليل ، يمكن رؤيته أسفل الجبار. الشعرى سيريوس ب أغمق بـ 10000 مرة من سيريوس أ. لا يستطيع الفلكيون رؤية القزم الأبيض الرفيق عندما يقترب من النجم الأساسي خلال 50 عامًا من مداره المطول حول سيريوس أ.
على مدار عدة سنوات ، لاحظ هولبيرج وزملاؤه سيريوس بي مع مركبي فوييجر وإكستريم فوق البنفسجي إكسبلورر. لقد قاموا بتنقيح درجة حرارة النجم وجاذبيته - الجاذبية هي مجال الجاذبية على سطح النجم - لتحسين تقديرات كتلته ونصف قطره.
'الأساليب التي نستخدمها هي التحليل الطيفي. إنهم يستنتجون الكتلة من النماذج الاصطناعية التي ننتجها من قياسات درجة الحرارة والجاذبية ، وهما العاملان الوحيدان في المادة لقزم أبيض '.
نشر هولبيرج وزملاؤه أفضل تحديد للعلاقة بين الكتلة والشعاع لسيريوس ب في عام 1998 ، لكن ذلك كان 'بعيدًا عن التحديد' ، على حد قول هولبرج. 'أي أن أوجه عدم اليقين كبيرة جدًا ، لدرجة أنه بينما تحدد هذه الدراسات العلاقة الأساسية ، فإنها لا تخبرك بالكثير من التفاصيل التي نحتاج إلى معرفتها حول هذه النجوم.'
أعطت أرصاد فيوز هولبرج وزملائه بيانات طيفية أفضل عن مجال الجاذبية للسيريوس ب ودرجة الحرارة اللازمة لحساب الكتلة. 'وهذا طيف نظيف للغاية. قمنا بتدوير المركبة الفضائية FUSE لمنع Sirius A من تلويث الطيف ، وقد نجحنا بشكل جيد للغاية.
قال هولبيرج: 'يتنبأ النموذج الرياضي جيدًا بنتائجنا في مجال الجاذبية ودرجة الحرارة والسطوع لهذا النجم القزم الأبيض'. 'هذا يساعدنا على تحديد نصف قطر النجم. ما نريد فعله حقًا هو تحديد الكتلة ونصف القطر في حدود واحد بالمائة. من خلال التحقق من حد Chandrasekhar ، فإنك تضع قدرًا كبيرًا من الفيزياء الفلكية على أسس أكثر ثباتًا '.
'لقد وصل علم الفلك إلى المستوى الذي يمكنك من خلاله إجراء مقارنات محددة للغاية بين النماذج والملاحظات. وقال هولبرج ، يبدو أننا سنخرج إلى ما كنا نتوقعه.
المصدر الأصلي: بيان صحفي لجامعة أريزونا
