بالنسبة لنا ، يمكن أن تبدو النجوم وكأنها جواهر مقطوعة ، تتلألأ بهدوء مقابل الظلام المخملي في سماء الليل. وبالنسبة لبعضهم ، قد يكون هذا صحيحًا نوعًا ما.
عندما يبرد نوع معين من النجوم الميتة ، فإنه يتصاعد تدريجياً ويتبلور. وجد علماء الفلك أحدهم يفعل ذلك بالضبط في الفناء الخلفي الكوني ، وهو قزم أبيض يتكون في الغالب من الكربون والأكسجين المعدني على بعد 104 سنة ضوئية فقط ، ويشير ملفه الشخصي للكتلة الحرارية إلى أن مركز النجم يتحول إلى “ألماس كوني” كثيف وصلب يتكون من تبلور الكربون والأكسجين.
تم تفصيل الاكتشاف في مقال مقبول في الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية ومتاح على موقع ما قبل الطباعة arXiv.
“في هذا العمل ، نقدم اكتشاف نظام رباعي جديد يشبه سيريوس على بعد 32 فرسخ فلكي ، يتألف من قزم أبيض متبلور رفيق لـ Triple HD 190412 المعروف سابقًا” ، اكتب فريقًا دوليًا من علماء الفلك بقيادة ألكسندر فينير من جامعة جنوب كوينزلاند في أستراليا.
“بحكم ارتباطه بهؤلاء الرفاق في التسلسل الرئيسي ، فهو أول قزم أبيض متبلور يمكن تقييد عمره الإجمالي خارجيًا ، وهي حقيقة نستخدمها عند محاولة قياس التبريد الناتج عن تبلور اللب في القزم الأبيض تجريبيًا.
كل الأشياء في الكون يجب أن تتغير. كل نجم معلق في السماء ، متوهجًا بالضوء الناتج عن الاندماج الذري ، سينفد يومًا ما من الوقود لحرائقه ويتطور إلى شيء جديد.
بالنسبة للغالبية العظمى من النجوم – تلك التي تقل كتلتها عن ثمانية أضعاف كتلة الشمس ، بما في ذلك الشمس – هذا الشيء هو قزم أبيض.
عندما ينفد الوقود ، يتم دفع المادة الخارجية للنجم إلى الفضاء المحيط ، وسوف ينهار اللب المتبقي ، الذي لم يعد مدعومًا بالضغط الخارجي الذي يوفره الاندماج ، إلى جسم فائق الكثافة ، بحجم الأرض (أو القمر!) ، ولكن يعبأ بقدر 1.4 شمس.
مادة النجم القزم الأبيض مضغوطة بدرجة كبيرة ، ولكن يتم منعها من الانهيار أكثر من خلال ما يسمى بضغط تنكس الإلكترون. لا يمكن لإلكترونين أن يشغلوا حالات متطابقة ، مما يمنع القزم الأبيض من أن يصبح أكثر كثافة ، كما يظهر في النجم النيوتروني أو الثقب الأسود.
النجوم القزمة البيضاء خافتة ، لكنها لا تزال تتوهج بالحرارة المتبقية. بمرور الوقت ، يبردوا ويجب أن يتطوروا إلى ما يسمى بالنجوم القزمة السوداء عندما تفقد كل حرارتها وتصبح كتلة باردة من الكربون المتبلور.
تشير الحسابات إلى أن هذه العملية تستغرق وقتًا طويلاً تقريبًا كوادريليون سنة (هذا مليون مليار سنة) ؛ نظرًا لأن الكون يبلغ من العمر حوالي 13.8 مليار سنة فقط ، فلا نتوقع العثور عليه في أي وقت قريب.
ما يمكننا فعله هو تحديد علامات التبلور التي تبدأ في نوى الأقزام البيضاء التي نراها حولنا.
أثناء التبلور ، تتوقف ذرات الكربون والأكسجين داخل القزم الأبيض عن الحركة بحرية وتشكل روابط ، تنظم نفسها في شبكة بلورية. يتم إطلاق الطاقة خلال هذه العملية ، والتي تتبدد على شكل حرارة.
ينتج عن هذا نوع من الهضبة أو التباطؤ في تبريد النجوم القزمة البيضاء ، والتي يمكن رؤيتها في لون النجم وسطوعه ، مما يجعله يبدو أصغر مما هو عليه في الواقع.
من أجل قياس سطوع النجم بدقة ، تحتاج إلى معرفة مدى بُعده بدقة ، والذي أصبح ممكنًا بشكل أكبر في السنوات الأخيرة بفضل رسم الخرائط النجمية عالي الدقة الذي أجرته مهمة Gaia.
هذا يعني أنه يمكننا الآن التعرف على تبلور الأقزام البيضاء بثقة أكبر.
كان فينر وزملاؤه يستخدمون بيانات Gaia للبحث عن أنظمة نجوم متعددة ، وتحديد النجوم التي قد لا يكون ارتباطها بالآخرين واضحًا.
ووجدوا أن نجمًا قزمًا أبيض تم اكتشافه مؤخرًا (تذكر أن هذه الأشياء قاتمة جدًا) كان مرتبطًا جاذبيًا بما كان يُعتقد أنه نظام ثلاث نجوماسمه HD 190412.
أدى اكتشاف القزم الأبيض ، المسمى الآن HD 190412 C ، إلى جعل الثلاثي رباعيًا ، ولكن كان هناك المزيد. تشير خصائصه إلى أنه يخضع لعملية التبلور.
سواء ذلك او الكريستال القزم الأبيض هو الماس غير معروف كثافة الأقزام البيضاء أكبر من حوالي مليون كيلوجرام لكل متر مكعب ، بينما كثافة الماس حوالي 3500 كيلوجرام لكل متر مكعب. متآصلات أكثر كثافة من الكربون موجود ؛ من ناحية أخرى ، هناك العديد من الماس يطفو في الفضاء.
سمحت النجوم الثلاثة الأخرى في النظام للفريق بتحديد عمر القزم الأبيض من الخارج ، وهو أمر لم يتم فعله من قبل لقزم أبيض متبلور معروف.
عمر النظام حوالي 7.3 مليار سنة. يبدو أن عمر القزم الأبيض يبلغ حوالي 4.2 مليار سنة. قال الباحثون إن الفجوة تبلغ 3.1 مليار سنة ، مما يشير إلى أن معدل التبلور أبطأ من معدل تبريد القزم الأبيض بنحو مليار سنة.
التأريخ وحده لا يكفي لتغيير نماذجنا لتبلور القزم الأبيض ، لكن الاكتشاف وقربه من الأرض يشير إلى أنه يمكن أن يكون هناك العديد من مثل هذه الأنظمة التي يمكننا الاستفادة منها لمقارنة هذه العملية الرائعة.
“نقترح أن اكتشاف هذا النظام في 32 فرسخًا فلكيًا فقط يشير إلى أن الأنظمة الشبيهة بالسيريوس التي تحتوي على أقزام بيضاء متبلورة من المحتمل أن تكون عديدة. وبالتالي قد تسمح النتائج المستقبلية بإجراء مزيد من الاختبارات لنماذج تبلور الأقزام البيضاء.” ، يكتب الباحثون.
“نستنتج أن اكتشاف نظام HD 190412 قد فتح طريقًا جديدًا لفهم تبلور القزم الأبيض.”
تم قبول البحث في الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكيةومتاح في arXiv.
