نجم يلتهم قزماً بنياً ببطء: وجبة خفيفة قد تدوم مليارات السنين

خبر سار لكل من ظن أن الكون لا يجيد سوى الدراما: اكتشف astronomers نظاماً نجمياً على بعد 300 سنة ضوئية من الأرض، حيث يلتهم نجم صغير قزماً بنياً بمنهجية، ليس في نهم انفجاري، بل في وجبة هادئة ممتدة قد تمتد مليارات السنين.

معظم الكواكب، بما فيها الأرض، تدور حول نجومها في ترتيبات مستقرة نسبياً. لكن إن اقتربت كثيراً، ستجرك الجاذبية في عناق باتجاه واحد. رأى العلماء الكثير من المدارات المستقرة، وقلة من النجوم تبتلع رفاقها الكوكبيين بسرعة. الآن، في دراسة نُشرت في 5 أكتوبر في مجلة Nature Astronomy، حدد فريق دولي بقيادة MIT المنطقة الوسطى المحرجة: نجم منخفض الكتلة يسحب المادة بثبات من جسم آخر منخفض الكتلة.

النظام، المسمى ZTF J0440+2325، يقع على بعد حوالي 300 سنة ضوئية في مجرة درب التبانة. إنه أول مثال مُرصود لنجم منخفض الكتلة يسحب المادة تدريجياً من قزم بني - جسم أكثر كتلة من كوكب نموذجي لكن ليس ضخماً بما يكفي للحفاظ على اندماج الهيدروجين مثل نجم حقيقي. والنقل بطيء جداً لدرجة أن التغذية قد تستمر لمئات الآلاف من السنين، وربما حتى مليارات.

يقول كيفن بوردج، أستاذ الفيزياء المساعد في MIT: "عندما نفكر في تفاعل النجوم مع الكواكب أو الأقزام البنية، الصورة دائماً أن النجم في النهاية يبتلع الشيء الآخر. هذا ما سيحدث للأرض عندما يصبح الشمس عملاقاً أحمر. لكن هنا، وجدنا بديلاً: بدلاً من ابتلاع الشيء، يمكن للنجم أن يأكله تدريجياً، لمليارات السنين."

يضم فريق MIT أيضاً آرون هاوسهولدر، وكايتلين شين، وسول رابابورت، وجوهين تشاكرابورتي، وإيما تشيكلز، مع متعاونين من Caltech، وجامعة هاواي، ومعهد الفيزياء الفلكية في جزر الكناري وجامعة لا لاغونا في إسبانيا، ومركز هارفارد-سميثسونيان للفيزياء الفلكية.

جاء الدليل الأول من مرفق زويكي العابر (ZTF)، الذي يمسح السماء بحثاً عن أجسام يتغير سطوعها. يعمل بتلسكوب في مرصد بالومار في كاليفورنيا، ويصور ZTF بشكل متكرر أقساماً كبيرة من سماء الليل، ملتقطاً أحداثاً مفاجئة مثل المستعرات العظمى، وانفجارات أشعة غاما، وتصادمات النجوم النيوترونية.

قبل عدة سنوات، لاحظ بوردج نمطاً غريباً في بيانات ZTF. يستخدم astronomers منحنيات الضوء لتتبع تغيرات السطوع؛ عادة ما تنتج المستعرات العظمى شكلاً مستديراً يشبه الجرس. لكن هذه الإشارة رسمت بشكل متكرر شيئاً يشبه المثلث. يتذكر قائلاً: "أتذكر أنني نظرت أولاً إلى هذا وفكرت، النجوم لا تصنع أشكالاً موجية مثلثية مثل هذه."

في ذلك الوقت، كان بوردج وزملاؤه يحققون في "ثنائي الأرملة السوداء" - نظام حيث يقوم نجم نيوتروني سريع الدوران بتجريد المادة من رفيق أصغر، سُمي على اسم العنكبوت الذي يلتهم رفيقه. تساءلوا إذا كانت الإشارة المثلثية قد تكون أرملة سوداء أخرى. لكن ثنائيات الأرملة السوداء النموذجية تظهر تبايناً قوياً في الكتلة، مما ينتج حركة جلدية مميزة للرفيق الأصغر. لم تظهر هذه الإشارة أي من ذلك. يقول بوردج: "لم نكن نرى ذلك الجلد ذهاباً وإياباً هنا. لم يكن له أي معنى. لم نستطع تفسير ما كان هذا."

قاد ذلك إلى فكرة أخرى: ربما كان كلا الجسمين لهما كتل صغيرة نسبياً، مما يسمح لهما بالدوران بلطف دون حركة درامية. يقول بوردج: "إذا كان لديك كتلة أقل في النظام بشكل عام، يمكن للأشياء أن تدور بلطف حول بعضها البعض دون جلد ذهاباً وإياباً. كانت تلك الفكرة. لكن لم يكن لدينا أي دليل. وهذا المثلث الغريب بقي لسنوات."

في النهاية، عاد بوردج وآرون هاوسهولدر، طالب دراسات عليا في قسم علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب في MIT، إلى الإشارة. باستخدام بيانات ZTF، حددوا المصدر على بعد حوالي 300 سنة ضوئية. ثم وجهوا عدة تلسكوبات نحو ZTF J0440+2325 لدراسته بالتفصيل.

كان القياس الرئيسي هو التذبذب الناتج عن الجذب الجاذبي المتبادل بين الجسمين. كان أصغر بكثير مما تنتجه ثنائيات الأرملة السوداء. "كان ذلك هو الدليل الحاسم"