ربما أخطأ علماء الفلك بشكل منهجي في تقدير كتلة الأجسام الكونية الصغيرة
يقول علماء الفلك إن أصغر نجم على الإطلاق تم قياس كتلته بشكل موثوق يبلغ في الواقع ضعف ما كان متوقعًا. وهذا يثير الشكوك بشأن جزء كبير من المعرفة الموجودة حول شظايا الحطام الكوني صغيرة الكتلة - وهي أجسام تكاد تكون نجمية. وتشير الدراسة، التي نُشرت الأسبوع الماضي، إلى أن علماء الفلك ربما أخطأوا بشكل منهجي في تقدير كتلة هذه الأجسام، وبالتالي أخطأوا في تحديد أصغر الأجسام في أبحاثهم.
وقال الدكتور ريد كلوس من جامعة أريزونا، الذي ترأس فريقا دوليا من علماء الفلك الذين نشروا الدراسة في المجلة: "هذا الاكتشاف سيجبر علماء الفلك على إعادة التفكير في مسألة ماهية كتل أصغر الأجسام التي تنتجها الطبيعة". "طبيعة."
ووصف الدكتور آلان بوس، المنظر في معهد كارنيجي بواشنطن، الدراسة بأنها "تقدم مثير للاهتمام للغاية في مجال علم الفلك". ووفقا له، يؤكد البحث على ضرورة ترسيخ النظريات الفلكية في القياسات.
الدراسة -التي تم فيها حساب كتلة النجم من خلال فحص مداره، وليس من خلال قياس شدة ضوءه، كما يحسب علماء الفلك عادة كتلة النجوم- هي نتيجة لمشروع يهدف إلى تحديد موقعه، والتمكن من انظر، حتى الجسيمات الكونية الأصغر، وبشكل أكثر دقة - الكواكب التي تدور حول نجوم أخرى. وقد تم اكتشاف أكثر من مائة من هذه الأجسام بشكل غير مباشر في العقد الماضي، من خلال فحص التقلبات التي تحدثها مجالات الجاذبية لهذه الكواكب في حركات النجوم التي تدور حولها. وبعد هذه النتائج، نشأ سباق دولي بين علماء الفلك بهدف أن يكونوا أول من يرصد هذه الكواكب بشكل مباشر.
وفي محاولة للفوز بهذا اللقب، قام كلوس والدكتور راينر لانزن من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك في هايدلبرغ بألمانيا ببناء كاميرا خاصة مصممة للتمييز بين الضوء الذي تعكسه الكواكب والتوهج المعمى المنبعث من نجومها، والذي يتألق 10 مليون إلى 10 مليار مرة أقوى. وكجزء من عملية الاختبار، أحضر الاثنان وزملاؤهما الكاميرا إلى تشيلي، إلى تلسكوب VLT ("التلسكوب الكبير جدًا") التابع للاتحاد الفلكي الأوروبي في نصف الكرة الجنوبي، واستخدموها للبحث عن رفيق نجم يعرف باسم ايه بي دورادوس أ.
ويبعد هذا النجم الشاب حوالي 48 سنة ضوئية عن الأرض، ويمكن ملاحظة تمايله حول محوره بوضوح. لكن حتى تلسكوب هابل الفضائي لم يتمكن من تحديد موقع الكوكب التابع له، لأن ضوءه ضعيف وقربه من النجم الرئيسي. ومع ذلك، في التلسكوب الأكبر حجمًا، والمجهز بنظام بصري متكيف يعوض تشوه الصورة الناتج عن الغلاف الجوي للأرض، تمكنت كاميرا كلوس من تصوير جسم أحمر بارد، سطوعه أقل بحوالي 120 مرة من سطوع كوكب الأرض. النجم الرئيسي.
عادة ما يحسب علماء الفلك كتلة النجم من خلال سطوعه. وفقًا لهذه الطريقة، يبدو أن كتلة النجم التابع، AB Doradus C، أكبر بحوالي 50 مرة من كتلة كوكب المشتري - وبالتالي فهو قزم بني، نجم منهار.
ومع ذلك، من خلال قياس مداره، تمكن علماء الفلك من تحديد أن كتلة AB Doradus C أكبر بـ 93 مرة من كتلة كوكب المشتري - وبالتالي يمكن تعريفه على أنه نجم صغير. "ضعف ذلك، إنه خطأ كبير. وقال كلوس في مقابلة: "تخيل أنك مخطئ بشأن وزن زوجتك بنطاق يزيد أو يقل عن ضعف وزنها الحقيقي". المشكلة، بحسب قوله، هي أن النماذج المستخدمة لتقدير كتل النجوم تمت معايرتها بناءً على قياسات الأنظمة الثنائية (الأنظمة التي تحتوي على نجمين)، مع نجوم بحجم الشمس أو حتى أكبر. لكن كلوس قال إن الأجسام مثل AB Doradus C باردة بدرجة كافية لتكوين سحب من الغبار حولها مما يؤدي إلى إضعاف توهجها.
وقال "الأمر المثير هو أن هذه هي المرة الأولى التي نكتشف فيها كتلة جسم كتلته صغيرة، وهو بارد وشاب". "هذه هي أول لمحة لنا عن النجوم منخفضة الكتلة."
بالنسبة للنجم، الكتلة هي كل شيء. تحدد الكتلة درجة كثافة وحرارة جوهرها، وكذلك نوع التفاعلات النووية الحرارية التي يمكن أن تحدث فيها. وبحسب النظرية فإن كون كتلته أقل من 75 مرة كتلة المشتري، لن تكون هناك طاقة كافية لإشعال وتحويل الهيدروجين إلى هيليوم عن طريق الاحتراق، وبالتالي سيبقى قزما بنيا. وبالمقارنة، تبلغ كتلة الشمس نحو ألف مرة كتلة كوكب المشتري.
يفوق عدد النجوم الصغيرة عدد النجوم الكبيرة الساطعة بشكل كبير. في الآونة الأخيرة، اشتبه بعض علماء الفلك في أن جزءا كبيرا من "المادة المظلمة"، كما يطلق عليها، الموجودة في الكون، هي على شكل أقزام بنية - وهي فرضية أثارت اهتماما كبيرا بهذه الأجسام التي يصعب العثور عليها . لكن التفسير الشائع اليوم، بحسب كلوس، هو أن الأقزام البنية أصغر في كتلتها، كمجموعة، من النجوم الخافتة التي لا يتجاوز حجمها سوى جزء صغير من كتلة الشمس - نحو 200 نجم من كوكب المشتري. وقال: "الأقزام البنية أصبحت الآن لاعبين ثانويين في ساحة المادة المظلمة".
وقال كلوس إنه إذا كانت النتائج الجديدة صحيحة، فقد تكون الأقزام البنية أكثر أهمية مما كان يعتقد سابقًا. لأنه من الممكن أن العديد من الأجسام التي تم تصنيفها حتى الآن على أنها أقزام بنية، هي في الواقع نجوم ذات كتلة صغيرة.
ليس قزمًا - نجمًا صغيرًا
مدار النجم التابع AB Doradus C (النقطة الحمراء الصغيرة) حول النجم AB Doradus A. عادة ما يحسب علماء الفلك كتل النجوم من خلال شدة لمعانها. وفقًا لهذه الطريقة، من المفترض أن كتلة AB Doradus C أكبر بحوالي 50 مرة من كتلة كوكب المشتري، وبالتالي فهو قزم بني، نجم منهار. ومع ذلك، من خلال قياس مداره، تمكن علماء الفلك من تحديد أن كتلة AB Doradus C أكبر بـ 93 مرة من كتلة كوكب المشتري - وبالتالي يمكن تعريفه على أنه نجم صغير.
