أظهرت بيانات NuSTAR التي تم قياسها في الفترة ما بين مارس 2014 ويونيو 2016، بالإضافة إلى عمليات الرصد منخفضة الطاقة من تلسكوب نيوتن الفضائي التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، أن قياسات الأشعة السينية جاءت من مصدر رياح نجمية متصادمة عند درجة حرارة تزيد عن 40 مليون درجة. درجة مئوية. ومع ذلك، اكتشفت NuSTAR أن مصدر الأشعة السينية يصدر أكثر من 30 إلكترون فولت، أي أكثر بثلاث مرات مما يمكن تفسيره بواسطة موجات الصدمة الناتجة عن تصادم الرياح النجمية. وللمقارنة فإن طاقة الضوء المرئي تتراوح بين 3 إلى 2 إلكترون فولت.
كان إيتا كارينا معروفا لدى علماء الفلك كنجم عادي حتى عام 1837. ثم بدأ النجم في النمو والسطوع بسبب الثوران الكبير الذي حدث فيه. لفترة قصيرة خلال عام 1843 كان ثاني ألمع نجم في السماء قبل أن يتلاشى مرة أخرى.
وبعد قرن من الزمان، في الأربعينيات من القرن الماضي، بدأ في النمو مرة أخرى، ليصبح نجمًا متغيرًا عندما تم قياس تقلبات صغيرة في سطوعه في دورة تتراوح من سنة إلى خمس سنوات ونصف. لا يزال الانفجار الأعظم الذي حدث في القرن التاسع عشر والتغيرات الأخرى في سطوعه في العقود الأخيرة لغزا لعلماء الفيزياء الفلكية.
في بداية القرن العشرين، لاحظ علماء الفلك أن إيتا كارينا هو جسم كبير ومعتم نسبيًا، وليس بقعة نظيفة مثل النجم النموذجي. ومع انتشار السديم وتحسن التلسكوبات، أصبح من الواضح أنها كانت سحابة كبيرة من الغبار والغاز تسمى سديم القزم، ويظهر هنا في صورة تلسكوب هابل الفضائي، المقذوفة أثناء الثوران الكبير في القرن التاسع عشر وتوسعها إلى الخارج.
والآن يبلغ قطر السديم حوالي سنة ضوئية. تحتوي السحابة المتوسعة على ما يكفي من المواد لتكوين ما لا يقل عن 10 أجسام بحجم شمسنا، ولا يزال علماء الفلك غير قادرين على (معرفة) تفسير سبب هذا الانفجار.
أظهرت دراسة جديدة باستخدام بيانات من تلسكوب NuSTAR الفضائي التابع لناسا، أن إيتا كارينا يسرع الجسيمات إلى طاقات عالية، يصل بعضها إلى الأرض على شكل أشعة كونية.
"نحن نعلم أن انفجارات جسيمات الأشعة الكونية يمكن أن تصل إلى سرعة الضوء تقريبًا، وتتلقى دفعة نشطة." يقول كينجي هاماجوتشي، عالم الفيزياء الفلكية في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في ماريلاند والباحث الرئيسي في الدراسة. "يجب أن تحدث عمليات مماثلة في بيئات قاسية، وأظهر تحليلنا أن إيتا كارينا هي واحدة من تلك البيئات."
يعرف علماء الفلك أن الأشعة الكونية ذات الطاقات الأعلى من مليار إلكترون فولت تصل باستمرار من خارج نظامنا الشمسي، ولكن نظرًا لأن هذه الجسيمات - الإلكترونات والبروتونات والنوى الذرية - جميعها تحمل شحنة كهربائية، فإنها تنحرف عن مداراتها عندما يواجهون مجالات مغناطيسية. وهذا يحرض مساراتهم ويخفي أصلهم.
يقع نظام إيتا كارينا على بعد حوالي 7,500 سنة ضوئية في اتجاه كوكبة كارينا الجنوبية، وقد اشتهر بثورانه في القرن التاسع عشر مما جعله ثاني ألمع نجم في السماء لفترة قصيرة من الزمن. كما أنه محاط بسديم من المواد التي تنتشر إلى الخارج نتيجة للثوران ولكن سبب هذا الثوران غير مفهوم إلا بالكاد.
يحتوي النظام على زوج من النجوم الضخمة، أحدهما أثقل من الشمس بـ 90 مرة والآخر أثقل منها بـ 30 مرة، يدوران حول بعضهما البعض في مدار إهليلجي يجعلهما قريبين جدًا من بعضهما البعض - مسافة حوالي 225 مليون كيلومتر (قريبة من الشمس). متوسط مسافة مدار المريخ حول شمسنا).
"النجمان اللذان يشكلان نظام إيتا كارينا يقذفان المواد في عملية مشابهة للرياح الشمسية." يقول مايكل كوكران، عضو فريق البحث، وهو أيضًا من جودارد. "عندما يتغير اتجاه تصادم رياح النجمين خلال الدورة، يتم إنشاء موجات X منخفضة الطاقة، ونحن نتتبعها منذ أكثر من عقدين من الزمن."
ويرصد التلسكوب الفضائي "فيرمي" التابع لناسا مصادر الإشعاع في نطاق أشعة جاما - الضوء ذو الطاقة الأعلى بكثير من الأشعة السينية القادمة من اتجاه إيتا كارينا، لكن علماء الفلك لم يتمكنوا من تأكيد الارتباط بين عمليات رصد الطولين الموجيين. ولسد الفجوة بين عمليات رصد الأشعة السينية منخفضة الطاقة ورصد فيرمي، لجأ هاماجوتشي وزملاؤه إلى نوستار. يستطيع التلسكوب الفضائي NuSTAR، الذي تم إطلاقه في عام 2012، التركيز على الأشعة السينية ذات الطاقة الأعلى بكثير من أي تلسكوب سابق.
باستخدام بيانات NuSTAR الجديدة التي تم قياسها بين مارس 2014 ويونيو 2016، إلى جانب عمليات الرصد منخفضة الطاقة من تلسكوب نيوتن الفضائي التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، اتضح أن قياسات الأشعة السينية جاءت من مصدر رياح نجمية متصادمة، عند درجة حرارة أكثر من 40 مليون درجة مئوية. ومع ذلك، اكتشفت NuSTAR أن مصدر الأشعة السينية يصدر أكثر من 30 إلكترون فولت، أي أكثر بثلاث مرات مما يمكن تفسيره بواسطة موجات الصدمة الناتجة عن تصادم الرياح النجمية. وللمقارنة فإن طاقة الضوء المرئي تتراوح بين 3 إلى 2 إلكترون فولت.
ويظهر تحليل أعضاء الفريق، المنشور في مجلة Nature Astronomy، أن شدة انبعاثات الأشعة السينية تتغير بالتوازي مع التغيرات في ترددات الأطوال الموجية الأخرى اعتمادا على الفترة المدارية للنجمين وتظهر نمطا مماثلا لذلك. من أشعة جاما المقاسة بواسطة فيرمي.
ويقول الباحثون إن "أفضل تفسير لإشعاع الأشعة السينية القوي وانبعاث جاما هو أن الإلكترونات تتسارع بواسطة موجات صدمية قوية على طول الحدود بين الرياح النجمية. إن تسارع الطاقة الهائل الناتج عن تفاعلات هذه الإلكترونات، وبعضها يتسارع إلى سرعات هائلة، يجب أن يهرب من النظام، وفي النهاية يصل بعضها إلى الأرض، وهنا تقاس كأشعة كونية".
قالت فيونا هاريسون، الباحثة الرئيسية في NuSTAR وأستاذة علم الفلك في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا، كاليفورنيا: "لقد عرفنا منذ بعض الوقت أن المنطقة المحيطة بإيتا كارينا هي مصدر لانبعاثات أشعة غاما القوية". "ولكن حتى تمكنت NuSTAR من تحديد مصدر الإشعاع وإظهار أنه قادم من نجم مزدوج ودراسة خصائصه بالتفصيل، كان المصدر غير واضح."
