كيف تتحول النجوم الضخمة في الأنظمة الثنائية إلى مصانع كربون


في المرة القادمة التي تشكر فيها نجومك المحظوظين ، قد ترغب في مباركة الثنائيات. تشير الحسابات الجديدة إلى أن النجم الضخم الذي تمزق طبقته الخارجية بفعل نجم مصاحب ينتهي به الأمر إلى التخلص من الكربون أكثر بكثير مما لو كان قد ولد وحيدًا.

يقول روب فارمر ، عالم الفيزياء الفلكية في معهد ماكس بلانك للفيزياء الفلكية في جارشينج بألمانيا: “ينتج هذا النجم ما يقرب من ضعف كمية الكربون التي ينتجها نجم واحد”.

تعتمد جميع أشكال الحياة على الأرض على الكربون ، وهو رابع أكثر العناصر وفرة في الكون ، بعد الهيدروجين والهيليوم والأكسجين. مثل كل عنصر كيميائي أثقل من الهيليوم ، يكون الكربون تشكلت في النجوم (SN: 2/12/21). بالنسبة للعديد من العناصر ، تمكن علماء الفلك من تحديد المصدر الرئيسي. على سبيل المثال ، يأتي الأكسجين بالكامل تقريبًا من النجوم الضخمة ، والتي ينفجر معظمها ، بينما يتكون النيتروجين في الغالب في النجوم ذات الكتلة الأقل ، والتي لا تنفجر. في المقابل ، ينشأ الكربون في كل من النجوم الضخمة وذات الكتلة المنخفضة. يود علماء الفلك أن يعرفوا بالضبط أنواع النجوم التي شكلت نصيب الأسد من هذا العنصر الحيوي.

نظر فارمر وزملاؤه على وجه التحديد إلى النجوم الضخمة ، التي تكون أثقل ثماني مرات على الأقل من الشمس ، وحسبوا كيف يتصرفون مع شركاء وبدون شركاء. التفاعلات النووية في قلب نجم ضخم تحول الهيدروجين أولاً إلى هيليوم. عندما ينفد الهيدروجين في اللب ، يتمدد النجم ، وسرعان ما يبدأ اللب في تحويل الهيليوم إلى كربون.

لكن النجوم الضخمة عادة ما يكون لها نجوم مصاحبة ، مما يضيف لمسة إلى القصة: عندما يتمدد النجم ، يمكن لجاذبية النجم المصاحب أن تمزق الغلاف الخارجي للنجم الأكبر ، مما يعرض نواة الهيليوم. يسمح ذلك للكربون الطازج بالتدفق إلى الفضاء عبر تدفق الجسيمات.

يقول فارمر: “في هذه النجوم الضخمة جدًا ، تكون هذه الرياح قوية جدًا”. على سبيل المثال ، تشير حسابات فريقه إلى أن رياح نجم تولد 40 مرة من كتلة الشمس مع رفيق قريب لها تقذف 1.1 كتلة شمسية من الكربون قبل أن تموت. وبالمقارنة ، وُلد نجم واحد بنفس الكتلة تقذف ما قيمته 0.2 من الكتلة الشمسية من الكربون، قدم الباحثون تقريرًا في ورقة مقدمة إلى arXiv.org في 8 أكتوبر وفي الصحافة في مجلة الفيزياء الفلكية.

إذا انفجر النجم الهائل بعد ذلك ، فيمكنه أيضًا أن يتفوق في أدائه على مستعر أعظم من نجم منفرد ضخم. ذلك لأنه عندما يزيل النجم المرافق غلاف النجم الهائل ، يتقلص قلب الهيليوم. هذا الانكماش يترك بعض الكربون خلفه ، خارج القلب. نتيجة لذلك ، لا يمكن للتفاعلات النووية تحويل هذا الكربون إلى عناصر أثقل مثل الأكسجين ، مما يترك المزيد من الكربون ليتم إلقاؤه في الفضاء من خلال الانفجار. لو كان النجم منفردًا ، لكان اللب دمر الكثير من هذا الكربون.

من خلال تحليل الناتج من النجوم الضخمة ذات الكتل المختلفة ، استنتج فريق فارمر أن متوسط ​​النجم الهائل في ثنائي يقذف الكربون من خلال الرياح وانفجارات السوبرنوفا 1.4 إلى 2.6 مرة مثل النجم المتوسط ​​الكتلة الوحيد.

بالنظر إلى عدد النجوم الضخمة في الثنائيات ، يقول عالم الفلك ستان ووسلي إن التأكيد على تطور النجوم الثنائية ، كما فعل الباحثون ، مفيد في تحديد أصل عنصر حاسم. يقول ووسلي ، من جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز: “أعتقد أنهم يقدمون ادعاءًا قويًا للغاية بناءً على نماذج قد تكون حساسة للفيزياء غير المؤكدة”. على وجه الخصوص ، كما يقول ، فإن معدلات فقدان الكتلة للنجوم الضخمة غير معروفة جيدًا بما يكفي لتأكيد اختلاف معين في إنتاج الكربون بين النجوم الفردية والثنائية.

يعترف فارمر بعدم اليقين ، لكن “الصورة العامة سليمة” ، على حد قوله. “الثنائيات تحقق المزيد [carbon]. “



المصدر

ندى عبدالرحمن
مهتمة في العلوم والفضاء خاصةً محبة للتقنية اعمل كاتبة في موقع اراود