في العام الماضي ، شهد منكب الجوزاء حلقتين من التعتيم. في العادة ، يكون أحد ألمع عشرة نجوم في السماء ، وقد انشغل علماء الفيزياء الفلكية وعلماء الفلك بمحاولة فهم ما كان يحدث مع العملاق الأحمر. توصل بحث مختلف إلى بعض الإجابات المحتملة: النجوم الهائلة ، إلى تراكم الغبار و تشنجات ما قبل المستعر الأعظم .
تقدم دراسة جديدة الآن تجعدًا آخر في فهمنا لمنكب الجوزاء. يقول المؤلفون أن منكب الجوزاء أصغر وأقرب مما كان يعتقد سابقًا.
الدراسة الجديدة بعنوان ' الوقوف على أكتاف العمالقة: تقديرات جديدة للكتلة والمسافة لمنكب الجوزاء من خلال عمليات المحاكاة التطورية والزيمية النجمية والهيدروديناميكية مع MESA . ' المؤلف الرئيسي هو الدكتورة ميريديث جويس ، زميلة ما بعد الدكتوراه في الفيزياء النجمية وآثار المجرات في الجامعة الوطنية الأسترالية. تم نشر الورقة في مجلة الفيزياء الفلكية.
افتتاننا بمنكب الجوزاء ليس جديدًا. بصفتنا عاشر ألمع نجم في السماء ، لا يسعنا إلا أن نلاحظه. منكب الجوزاء هو نجم متغير ، وهو ألمع نجم في السماء في الأشعة تحت الحمراء. إنه يحتل موقعًا بارزًا في كوكبة الجبار ، وقد جعله لونه الأحمر موضوعًا مفتونًا منذ العصور القديمة.
كوكبة أوريون المألوفة. يمكن رؤية حزام Orion بوضوح ، وكذلك منكب الجوزاء (نجمة حمراء في الزاوية اليسرى العليا) و Rigel (نجم أزرق لامع في الزاوية اليمنى السفلية) الائتمان: NASA Astronomy Picture of the Day Collection NASA.
ك نجم متغير ، يتغير سطوع منكب الجوزاء في بعض الأحيان. لكن ابتداءً من أواخر العام الماضي ، أظهر النجم بعض السلوك الجديد. أولاً ، أصبح باهتًا ، حيث أصبح ضعيفًا إلى حوالي 37 ٪ فقط من سطوعه الطبيعي في أوائل فبراير 2020. ثم سطع مرة أخرى حتى نهاية مايو 2020. ثم بدأت حلقة أخرى من التعتيم.
في هذه الورقة البحثية الجديدة ، أراد المؤلفون '... إجراء فحص دقيق للعملاق الأحمر العملاق منكب الجوزاء القريب من خلال الاعتماد على توليف بيانات المراقبة الجديدة وثلاث تقنيات نمذجة مختلفة.' لقد أجروا النمذجة الهيدروديناميكية والزلزالية لمعرفة المزيد عن الفيزياء التي تقود نبضات منكب الجوزاء والحصول على فكرة أوضح عن المرحلة التي يمر بها منكب الجوزاء.
نتيجة لذلك ، تمكنوا من الحصول على تنبؤ دقيق لنصف قطر النجم. كما حصلوا على قياسات أكثر دقة للكتلة والمسافة والدورية.
في خبر صحفى ، قال الدكتور جويس: 'إنه عادةً أحد ألمع النجوم في السماء ، لكننا لاحظنا انخفاضين في سطوع منكب الجوزاء منذ أواخر عام 2019. وقد أثار هذا التكهنات بأنه قد يكون على وشك الانفجار. لكن دراستنا تقدم تفسيرا مختلفا '.
'نعلم أن حدث التعتيم الأول تضمن سحابة غبار. لقد وجدنا أن الحدث الأصغر الثاني كان على الأرجح بسبب نبضات النجم ، ”أوضح الدكتور جويس.
وفقًا لهذه النتائج ، فإن منكب الجوزاء ليس قريبًا من الانفجار على شكل مستعر أعظم. لا يزال النجم يحرق الهيليوم في قلبه ، والانفجار على بعد مئات القرون.
قال الدكتور جويس: 'إنه يحرق الهيليوم في نواته في الوقت الحالي ، مما يعني أنه ليس قريبًا من الانفجار'. 'يمكن أن ننظر إلى حوالي 100000 عام قبل حدوث انفجار.'
العمالقة الحمراء العملاقة تستنفد الهيليوم في قلبها خلال مليون أو مليوني سنة. بعد ذلك ، ينتقلون إلى اندماج الكربون. بعد ذلك ، يقومون بدمج العناصر الأثقل والأثقل حتى يتكون قلب حديدي. ثم ينهارون حتما وينفجرون على شكل مستعرات أعظمية.
قبل الانهيار الجاذبي النهائي للعملاق الأحمر العملاق بقليل ، يشبه لبه بصلة. قلب الحديد محاط بطبقات من السيليكون والكبريت والأكسجين والنيون والكربون الممزوج ببعض الأكسجين والهيليوم وأخيراً الهيدروجين. خارج اللب ، التركيب هو أساسًا الهيدروجين والهيليوم. (ليس للمقياس.) (صورة الائتمان: تعديل العمل بواسطة ESO ، Digitized Sky Survey. CC BY 4.0)
كان من الصعب الحصول على قياسات دقيقة للحجم والمسافة لمنكب الجوزاء. في العقود الأخيرة ، تراوحت التقديرات المختلفة من 330 سنة ضوئية إلى ما يصل إلى 650 سنة ضوئية. توصلت دراسة حديثة عام 2017 إلى 724 سنة ضوئية (+ 111 / -156.)
معرفة المسافة إلى النجم هو أحد مفاتيح فهمه. بدون معرفة المسافة ، لا يمكننا معرفة لمعان النجم أو حجمه المادي. لكن من الصعب قياسها.
يعتمد علماء الفلك على اختلاف المنظر المثلثي لقياس مسافة النجم. للقيام بذلك ، يقومون بقياس الحركة الظاهرية للنجم. الحركة الظاهرة هي كيف يبدو أن النجم يتحرك بالنسبة إلى النجوم البعيدة. إنه يعتمد على مدار الأرض حول الشمس ، مما يغير موقع المراقبة لدينا. يتغير موقع النجم المستهدف ، بينما لا يبدو أن النجوم البعيدة تتحرك بسبب المسافة الكبيرة. تسمى الحركة الظاهرة بالمنظر النجمي ، ويتم قياسها بوحدات القوس. كلما كان النجم بعيدًا ، كلما كان اختلاف المنظر أصغر في القوس.
كيف يعمل المنظر النجمي. حقوق الصورة: مرصد لاس كومبريس.
تتمثل إحدى مشكلات قياسات اختلاف المنظر في أنه كلما ابتعد شيء ما ، قل دقة القياس. على سبيل المثال ، أقرب نجم إلى الأرض هو Proxima Centauri ، وله اختلاف في المنظر بمقدار 0.772-arcsec فقط ، وهو أكبر اختلاف اختلاف يُلاحظ لأي نجم. قد تكون القياسات غير دقيقة بشكل خاص إذا كانت المراقبة من الأرض ، حيث يمكن أن يتداخل الغلاف الجوي للأرض.
في هذه الدراسة ، استخدم الفريق بيانات من أداة على القمر الصناعي كوريوليس . كما استخدموا البيانات النجمية لتقييد نصف قطر منكب الجوزاء. استخدموا ثلاثة نماذج منفصلة لتفسير تلك البيانات ، ووصلوا إلى قياس مسافة 548 (+ 88 / -49) سنة ضوئية. يعني القياس أن منكب الجوزاء أصغر بنحو 25٪ وأقرب بنسبة 25٪ مما كان يعتقد سابقًا.
تُظهر هذه الصورة من الدراسة قياسات المسافة إلى منكب الجوزاء من الجهود المختلفة. كان Hipparcos قمرًا صناعيًا تابعًا لوكالة الفضاء الأوروبية مخصصًا للقياس الفلكي الدقيق. VLA هو مرصد راديو ذو صفيف كبير جدًا. تضمن القياس الجديد بيانات علم الزهرة النجمية ، والتي يمثلها الشريط الرمادي. حقوق الصورة: Joyce et al. ، 2020.
قال المؤلف المشارك الدكتور لازلو مولنار من مرصد كونكولي في بودابست: 'الحجم المادي الفعلي لمنكب الجوزاء كان غامضًا بعض الشيء - أشارت الدراسات السابقة إلى أنه يمكن أن يكون أكبر من مدار كوكب المشتري'. 'تشير نتائجنا إلى أن منكب الجوزاء يمتد فقط إلى ثلثي ذلك ، بنصف قطر يبلغ 750 ضعف نصف قطر الشمس.'
'بمجرد أن نحصل على الحجم المادي للنجم ، تمكنا من تحديد المسافة من الأرض. قال مولنار: 'تظهر نتائجنا أنها مجرد 530 سنة ضوئية منا - 25 بالمائة أقرب مما كان يعتقد سابقًا'.
على الرغم من بعض عدم اليقين حول سلوك منكب الجوزاء والمسافة والحجم ، فإن مصيره النهائي واضح. سوف تنفجر في النهاية على شكل مستعر أعظم.
انفجارات السوبرنوفا هي عروض ضوئية كونية مذهلة ، طالما أنها ليست قريبة جدًا. هذه صورة مركبة لـ SN 1987A مأخوذة من Hubble و Chandra و ALMA. حقوق الصورة: بواسطة ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / A. انجليش. صورة ضوئية مرئية: تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا / وكالة الفضاء الأوروبية. صورة الأشعة السينية: مرصد ناسا شاندرا للأشعة السينية - http://www.eso.org/public/images/eso1401a/، CC BY 4.0، https://commons.wikimedia.org/w/index.php؟ curid = 30512379
يعتقد علماء الفلك أن المستعر الأعظم القديم لعب دورًا في مسار الحياة على الأرض ، بما في ذلك التسبب في بعض الانقراضات الجزئية. انفجار سوبرنوفا منذ حوالي 360 مليون سنة خلال الفترة الديفونية ربما تسبب في انقراض ما يصل إلى 75٪ من جميع الأنواع على الأرض.
قد يكون هناك مستعر أعظم آخر قبل 2.6 مليون سنة فقط قضت على الحيوانات البحرية الكبيرة ، وربما أدى إلى آخر البشر يسيرون في وضع مستقيم ، على الرغم من أن هذه النتيجة ليست واضحة على الإطلاق. ولكن ما هو واضح هو أنه إذا انفجر سوبرنوفا بالقرب من الأرض ، فهذا ليس جيدًا. أظهرت دراسة أجريت عام 2017 أن منطقة قتل المستعر الأعظم تقع في الداخل 50 سنة ضوئية من الأرض .
ولكن عندما ينفجر منكب الجوزاء ، ستكون الأرض آمنة. على بعد 530 سنة ضوئية ، ستشتت الطاقة الناتجة عن الانفجار على نطاق واسع قبل أن يصل أي منها إلى هذا الكوكب. لذا فبدلاً من وقوع كارثة ، سيكون عرضًا ضوئيًا كونيًا رائعًا ووفرة من المعرفة العلمية.
إذا كان هناك أي بشر لا يزالون حول ذلك الوقت.
