وفقا للورقة الجديدة، في بعض الأقزام البيضاء، لا تتجمد البلازما الكثيفة في الداخل ببساطة من الداخل إلى الخارج. وبدلاً من ذلك، فإن البلورات الصلبة التي تتشكل عند التجميد تكون أقل كثافة من السائل، وبالتالي تريد أن تطفو، ثم تدفع السائل إلى الداخل
إذا فتحت كتب علم الفلك المدرسية على الفصل الخاص بالنجوم القزمة البيضاء، فستجد على الأرجح أنها "نجوم ميتة" تستمر في البرودة بمرور الوقت. تتحدى دراسة جديدة نُشرت في مجلة Nature هذه النظرية، باستخدام بيانات من القمر الصناعي الأوروبي Gaia لاكتشاف سبب توقف مجموعة من النجوم القزمة البيضاء عن التبريد لأكثر من ثمانية مليارات سنة.
يقول سايمون بلوين، الباحث الرئيسي المشارك من جامعة فيكتوريا: "لقد وجدنا أن الصورة الكلاسيكية التي تقول بأن جميع الأقزام البيضاء هي نجوم ميتة غير مكتملة". "لكي تتوقف هذه الأقزام البيضاء عن التبريد، يجب أن يكون لديها طريقة ما لتوليد طاقة إضافية. لم نكن متأكدين من كيفية حدوث ذلك، لكن الآن لدينا تفسير لهذه الظاهرة".
إن فهم العمر والجوانب الأخرى للنجوم القزمة البيضاء يساعد العلماء على إعادة بناء تشكيل مجرة درب التبانة. وفي لوين، استخدم أنطوان بادارد من جامعة وارويك والباحث سيهاو تشينج بيانات جايا من عام 2019 لتحقيق هذا الاكتشاف.
أكثر من 97% من النجوم في مجرة درب التبانة ستصبح في النهاية أقزامًا بيضاء. لقد اعتبر العلماء منذ فترة طويلة أن هذه النجوم في نهاية حياتهم. بعد استنفاد مصدر الطاقة النووية، تتوقف عن توليد الحرارة والبرودة حتى تتجمد البلازما الكثيفة الموجودة في داخلها إلى حالة صلبة، ويتصلب النجم من الداخل إلى الخارج. يمكن أن تستغرق عملية التبريد هذه مليارات السنين.
وفقا للورقة الجديدة، في بعض الأقزام البيضاء، لا تتجمد البلازما الكثيفة في الداخل ببساطة من الداخل إلى الخارج. وبدلاً من ذلك، فإن البلورات الصلبة التي تتشكل عند التجميد تكون أقل كثافة من السائل، وبالتالي تريد أن تطفو. وعندما تطفو البلورات إلى الأعلى، فإنها تدفع السائل الأثقل إلى الأسفل. إن مرور المادة الأثقل إلى مركز النجم يطلق طاقة الجاذبية، وهذه الطاقة كافية لوقف عملية تبريد النجم لمليارات السنين.
يقول بدار: "هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها ملاحظة آلية النقل هذه في نجم من أي نوع، وهو أمر مثير، لأنه لا يتم اكتشاف ظاهرة فيزيائية فلكية جديدة كل يوم".
لست متأكدًا من سبب حدوث ذلك في بعض النجوم دون غيرها، لكن بلوين يعتقد أن السبب على الأرجح هو تكوين النجم.
"تتشكل بعض الأقزام البيضاء نتيجة اندماج نجمين مختلفين. يقول بلوين: "عندما تصطدم هذه النجوم وتشكل القزم الأبيض، فإن الاصطدام يغير تركيبة النجم بطريقة يمكن أن تسمح بتكوين بلورات عائمة".
تُستخدم الأقزام البيضاء بشكل روتيني كمؤشرات للعمر: كلما كان القزم الأبيض أكثر برودة، كلما كان من المفترض أنه أكبر سنًا. ولكن بسبب التأخير الإضافي في التبريد الموجود في بعض الأقزام البيضاء، فإن بعض النجوم ذات درجة حرارة معينة قد تكون أقدم بمليارات السنين مما كان يعتقد سابقًا.
ويضيف بلوين: "لن يتطلب هذا الاكتشاف الجديد تغيير كتب علم الفلك المدرسية فحسب، بل سيتطلب أيضًا من علماء الفلك إعادة فحص العملية التي يستخدمونها لتحديد عمر المجموعات النجمية".
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
