يظهر نموذج جديد أن قوى المد والجزر في أنظمة النجوم الثنائية قصيرة الفترة يمكن أن ترفع درجة حرارة السطح إلى 10-30 ألف كلفن ومضاعفة نصف قطر القزم الأبيض تقريبًا - بحيث يبدأ انتقال الكتلة بدورات تصل إلى ثلاثة أضعاف أطول مما كان يُعتقد سابقًا؛ على سبيل المثال: J1539 + 5027 بدورة مدتها 6.9 دقيقة.
-
تصور فني لـ J1539+5027، وهو نظام ثنائي من الأقزام البيضاء بفترة دوران تبلغ 6.9 دقيقة، ويتألف من قزم أبيض ساخن بفعل المد والجزر (باللون الأصفر) ورفيقه الأكثر كثافة (باللون الأزرق). وهو على وشك بدء انتقال الكتلة. حقوق الصورة: جامعة كيوتو / لوسي ماكنيل
قد تحتوي أنظمة النجوم الثنائية القديمة على نجوم أكثر سخونة مما كان يعتقد العلماء سابقًا
الأقزام البيضاء هي بقايا كثيفة مضغوطة تُخلّفها النجوم بعد استنفاد وقودها النووي، وهي عملية ستحدث يومًا ما في شمسنا. تُسمى هذه البقايا النجمية بالنجوم المتحللة لأن تركيبها الداخلي يخالف التوقعات الطبيعية: فمع زيادة كتلتها، يتناقص حجمها فعليًا.
توجد العديد من الأقزام البيضاء في أزواج، مُشكّلةً أنظمةً ثنائية، حيث يدور نجمان حول بعضهما البعض. معظم هذه الأنظمة قديمةٌ من حيث عمر المجرة، وقد بردت مع مرور الوقت لتصل درجة حرارة سطحها إلى حوالي 4,000 كلفن.
ومع ذلك، حدد علماء الفلك مؤخرًا مجموعةً مميزة من الأنظمة الثنائية قصيرة المدة، حيث تُكمل النجوم فيها مدارها في أقل من ساعة. والمثير للدهشة أن حجم هذه الأقزام البيضاء يبدو أكبر بمرتين تقريبًا مما توقعته النماذج، مع درجات حرارة سطح أعلى بكثير، تتراوح بين 10,000 و30,000 كلفن.
التحقيق في دور التدفئة المدية
ألهم هذا فريقًا من الباحثين بقيادة لوسي أوليفيا ماكنيل لاستكشاف نظرية المد والجزر واستخدامها للتنبؤ بارتفاع درجة حرارة الأقزام البيضاء في مدارات ثنائية قصيرة المدة. غالبًا ما تُشوّه قوى المد والجزر الأجرام السماوية في المدارات الثنائية، مُحددةً تطور مداراتها.
لقد نجح التسخين المدّي إلى حد ما في تفسير درجات حرارة الكواكب الخارجية الساخنة الشبيهة بكوكب المشتري وخصائصها المدارية مع نجمها المضيف. لذا تساءلنا: إلى أي مدى يمكن للتسخين المدّي أن يفسر درجات حرارة الأقزام البيضاء في المدارات الثنائية قصيرة المدة؟ يتساءل ماكنيل.
طوّر الباحثون إطارًا نظريًا يشرح ارتفاع درجة حرارة الأقزام البيضاء في الأنظمة الثنائية قصيرة الأمد. هذا الإطار عام تمامًا، ويسمح لنا بالتنبؤ بتطور درجات الحرارة في الماضي والمستقبل، بالإضافة إلى تطور مدارات الأقزام البيضاء في الأنظمة النجمية الثنائية.
كشفت النتائج أن قوى المد والجزر قد تؤثر بشدة على تطور هذه الأقزام البيضاء. وعلى وجه الخصوص، تؤثر جاذبية قزم أبيض صغير على التسخين الداخلي لرفيقه الأكبر حجمًا والأقل كتلة، مما يؤدي إلى تمدده ورفع درجة حرارة سطحه إلى 10,000 درجة كلفن على الأقل.
النجوم المتضخمة والتفاعلات المدارية الممتدة
بسبب هذا الانتفاخ، يتوقع الفريق أن تكون الأقزام البيضاء عادةً أكبر بمرتين مما تتنبأ به النظرية عند بدء التفاعل، أو انتقال الكتلة، بينها. ونتيجةً لذلك، قد يبدأ التفاعل في الأنظمة الثنائية للأقزام البيضاء قصيرة المدة بدورات دوران أطول بثلاث مرات مما كان متوقعًا سابقًا.
يقول ماكنيل: "لقد توقعنا أن يؤدي التسخين المدّي إلى رفع درجات حرارة هذه الأقزام البيضاء، لكننا فوجئنا برؤية مدى صغر الفترة المدارية في الأقزام البيضاء الأقدم عندما تتلامس فصوص الصخور".
في نهاية المطاف، ستتفاعل الأقزام البيضاء في الأنظمة الثنائية ذات الفترات المدارية الصغيرة، وتصدر موجات جاذبية، والتي يُعتقد أنها تسبب ظواهر فلكية مثل المستعرات العظمى من النوع Ia والمتغيرات الكارثية.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
