منوعات

تنتج الاصطدامات النجمية ناجين غريبين يشبهون الزومبي

على الرغم من عمرها القديم، فإن بعض النجوم التي تدور حول الثقب الأسود المركزي الهائل في مجرة ​​درب التبانة تبدو شابة بشكل خادع. ولكن على عكس البشر، الذين يمكن أن يبدووا متجددين بعد جولة أخرى من حقن الكولاجين، فإن هذه النجوم تبدو شابة لسبب أكثر قتامة.

أكلوا جيرانهم.

وهذا مجرد واحد من أغرب الاكتشافات التي تم التوصل إليها في بحث جديد أجرته جامعة نورث وسترن. باستخدام نموذج جديد، تتبع علماء الفيزياء الفلكية الرحلات العنيفة لـ 1000 نجم محاكاة تدور حول الثقب الأسود المركزي الهائل في مجرتنا، Sagittarius A* (Sgr A*).

نظرًا لأن المنطقة مكتظة بالنجوم، فإنها تواجه بانتظام تصادمات نجمية وحشية. من خلال محاكاة تأثيرات هذه الاصطدامات الشديدة، يكشف العمل الجديد أن الناجين من الاصطدام يمكن أن يفقدوا كتلتهم ليصبحوا نجومًا عارية منخفضة الكتلة أو يمكن أن يندمجوا مع نجوم أخرى لتصبح ضخمة ومتجددة المظهر.

وقالت سانيا سي روز من نورث وسترن، التي قادت البحث: “المنطقة المحيطة بالثقب الأسود المركزي كثيفة حيث تتحرك النجوم بسرعات عالية للغاية”. “إنه يشبه إلى حد ما السير في محطة مترو أنفاق مزدحمة بشكل لا يصدق في نيويورك خلال ساعة الذروة. إذا لم تكن تصطدم بأشخاص آخرين، فأنت تمر بهم بالقرب منهم. بالنسبة للنجوم، لا تزال هذه الاصطدامات شبه تجبرهم على أردنا استكشاف ما تعنيه هذه التصادمات والتفاعلات بالنسبة لمجموعات النجوم وتوصيف نتائجها.

ستقدم روز هذا البحث في اجتماع أبريل للجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS) في سكرامنتو، كاليفورنيا. ستحدث “الاصطدامات النجمية في مركز المجرة” يوم الخميس 4 أبريل كجزء من جلسة “الفيزياء الفلكية للجسيمات ومركز المجرة”.

روز هو زميل ليندهايمر لما بعد الدكتوراه في مركز نورث وسترن للاستكشاف والأبحاث متعددة التخصصات في الفيزياء الفلكية (CIERA). بدأت هذا العمل كطالبة دكتوراه. مرشح في جامعة كاليفورنيا.

متجهة إلى الاصطدام

إن مركز مجرتنا درب التبانة هو مكان غريب وبرّي. تعمل قوة الجاذبية للقوس A* على تسريع دوران النجوم حول مداراتها بسرعات مرعبة. وعدد النجوم المتجمعة في مركز المجرة يتجاوز المليون نجم. إن الكتلة ذات الكثافة السكانية العالية والسرعات الفائقة تعادل ديربي الهدم عالي السرعة. وفي المنطقة الأعمق – ضمن مسافة 0.1 فرسخ فلكي من الثقب الأسود – يفلت عدد قليل من النجوم دون أن يصاب بأذى.

وأوضح روز: “أقرب نجم إلى شمسنا يبعد حوالي أربع سنوات ضوئية”. “على نفس المسافة بالقرب من الثقب الأسود الهائل، يوجد أكثر من مليون نجم. إنه حي مكتظ بالسكان بشكل لا يصدق. علاوة على ذلك، يتمتع الثقب الأسود الهائل بجاذبية قوية للغاية. وعندما تدور حول الثقب الأسود، تتشكل النجوم”. يمكن أن تتحرك بسرعة آلاف الكيلومترات في الثانية.

وفي هذا الحي الضيق والمضطرب، يمكن أن تصطدم النجوم بنجوم أخرى. وكلما اقتربت النجوم من الثقب الأسود الهائل، زادت احتمالية الاصطدام بها. ولشعوره بالفضول تجاه نتائج هذه الاصطدامات، قام روز ومعاونوه بتطوير محاكاة لتتبع مصير المجموعات النجمية في مركز المجرة. تأخذ المحاكاة في الاعتبار عدة عوامل: كثافة الكتلة النجمية، وكتلة النجوم، وسرعة المدار، والجاذبية، والمسافات إلى القوس A*.

من الخمسات العنيفة إلى الانهيارات الكاملة

في بحثه، حدد روز عاملًا واحدًا من المرجح أن يحدد مصير النجم: بعده عن الثقب الأسود الهائل.

وفي نطاق 0.01 فرسخ فلكي من الثقب الأسود، تتصادم النجوم باستمرار – وتتحرك بسرعات تصل إلى آلاف الكيلومترات في الثانية. نادرًا ما يكون هذا تصادمًا وجهاً لوجه، بل يكون أكثر من مجرد “عنف شديد”، كما يصفه روز. التأثيرات ليست قوية بما يكفي لتحطيم النجوم تمامًا. وبدلاً من ذلك، تتخلص من طبقاتها الخارجية وتستمر في التسارع على طول مسار الاصطدام.

قال روز: “لقد ضربوا بعضهم البعض واستمروا في السير”. “إنهم يصطدمون ببعضهم البعض كما لو كانوا يتبادلون صوتًا عاليًا عنيفًا للغاية. وهذا يتسبب في قيام النجوم بقذف المواد وفقدان طبقاتها الخارجية. اعتمادًا على مدى سرعة تحركها ومدى تداخلها عندما تتصادم، يمكن أن تفقد النجوم الكثير من طبقاتها الخارجية، وتؤدي هذه الاصطدامات المدمرة إلى ظهور مجموعة من النجوم الغريبة والعارية ومنخفضة الكتلة.

خارج نطاق 0.01 فرسخ فلكي، تتحرك النجوم بوتيرة أكثر استرخاءً: مئات الكيلومترات في الثانية بدلاً من الآلاف. ونظرًا لسرعتها البطيئة، تصطدم هذه النجوم ببعضها البعض ولكن ليس لديها طاقة كافية للهروب. وبدلا من ذلك، فإنها تندمج لتصبح أكثر ضخامة. وفي بعض الحالات، يمكن أن يندمجا عدة مرات ليصبحا أكبر بعشر مرات من شمسنا.

قال روز: “بعض النجوم يفوزون في يانصيب الاصطدام”. “من خلال الاصطدامات والاندماجات، تجمع هذه النجوم المزيد من الهيدروجين. وعلى الرغم من أنها تشكلت من مجموعات أكبر سنا، إلا أنها تتنكر كنجوم متجددة شابة. إنها تبدو مثل نجوم الزومبي: فهي تأكل جيرانها.”

لكن هذا المظهر الشبابي يأتي على حساب متوسط ​​عمر متوقع أقصر.

قال روز: “إنهم يموتون بسرعة كبيرة”. “النجوم الضخمة تشبه السيارات العملاقة التي تستهلك كميات كبيرة من الغاز. فهي تبدأ بكمية كبيرة من الهيدروجين، لكنها تحرقه بسرعة كبيرة جدًا.”

بيئة قاسية “لا مثيل لها”

على الرغم من أن روز تجد متعة بسيطة في دراسة المنطقة الغريبة والمتطرفة بالقرب من مركز مجرتنا، إلا أن عملها قد يكشف أيضًا عن رؤى ثاقبة حول تاريخ درب التبانة. ونظرًا لصعوبة مراقبة المجموعة المركزية، فإن عمليات المحاكاة التي أجراها فريقه يمكن أن تسلط الضوء على العمليات الخفية.

قال روز: “إنها بيئة لا مثيل لها”. “إن النجوم، التي تقع تحت تأثير ثقب أسود هائل في منطقة مكتظة بالسكان، لا تشبه أي شيء سنراه في جوارنا الشمسي. ولكن إذا تمكنا من معرفة المزيد عن هذه التجمعات النجمية، فقد نتمكن من ذلك تعلم شيئًا جديدًا حول كيفية تجميع مركز المجرة، وعلى أقل تقدير، فإنه يوفر بالتأكيد نقطة تباين للحي الذي نعيش فيه.

سيتضمن العرض التقديمي لـ APS الخاص بـ Rose بحثًا نشرته مجلة The Astrophysical Journal Letters في مارس 2024 ومجلة الفيزياء الفلكية في سبتمبر 2023.

تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم (رقم المنحة AST 2206428) ووكالة ناسا (رقم المنحة 80NSSC20K050)، بالإضافة إلى زمالة تشارلز إي يونغ، وزمالة سنة الأطروحة في جامعة كاليفورنيا، وزمالة ثاشر، ومعهد بوميك وسييرا. . منحة ليندهايمر.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى