قام هابل بتصوير نجم طرده الثقب الأسود من مجرة ​​درب التبانة

لعبة بلياردو كونية - اقترب ثلاثة نجوم من الثقب الأسود - سقط أحدهم فيه، واندمج الاثنان الآخران في نجم واحد وطاروا خارج المجرة. هذا ليس خيالًا علميًا، فقد اكتشف هابل مثل هذا النجم

منذ مئات الملايين من السنين، طاف نظام نجمي ثلاثي عبر المنطقة المزدحمة بمركز درب التبانة وقام بحركة متهورة غيرت حياته. تجول الثلاثة بالقرب من الثقب الأسود الهائل الذي استحوذ على أحد النجوم ودفع النجمين الآخرين خارج مجرة ​​درب التبانة، مما أضاف إلى لعبة العروش الموسيقية النجمية حيث اندمج النجمان المتسارعان نحو الخارج ليشكلا نجمًا أزرق حارًا للغاية .

تبدو هذه القصة وكأنها شيء من الخيال الجامح لكتاب الخيال العلمي، لكن علماء الفلك الذين يستخدمون تلسكوب هابل الفضائي قالوا إن هذا هو أكبر سيناريو لإنشاء نجم فائق السرعة، يدعى HE 0437-5439. ويعتبر هذا النجم من أسرع النجوم المكتشفة حتى الآن. ويعبر السماء بسرعة 2.5 مليون كيلومتر في الساعة، أي أسرع بثلاث مرات من السرعة المحيطية لشمسنا في مركز درب التبانة. أكدت ملاحظات هابل أن النجم المتسارع يأتي من قلب مجرة ​​درب التبانة، مما تسبب في ارتباك حول أصله الحقيقي.

"باستخدام هابل، تمكنا لأول مرة من تتبع الزمن وفحص المكان الذي جاء منه النجم عن طريق قياس اتجاه حركته في السماء. وقال وارن براون، عالم الفلك في مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية في كامبريدج، ماساتشوستس، وعضو فريق هابل الذي لاحظ النجم: "إن الحركة تشير مباشرة من مركز درب التبانة". "هذه النجوم الغريبة نادرة بين سكان مجرة ​​درب التبانة البالغ عددهم مائة مليار نجم. ولكل 100 مليون نجم في المجرة، هناك نجم واحد سريع للغاية."

ويمكن لحركة هذه النجوم الحرة أن تكشف لنا توزيع المادة المظلمة المحيطة بمجرتنا. قال أوليغ جيندين من جامعة ميشيغان بان هاربور: "تتشكل المجرات". "يتم قياس دفع الجاذبية للمادة المظلمة من خلال شكل مدارات النجوم السريعة للغاية عند خروجها من درب التبانة."

يعبر هذا النجم النجمي بالفعل الحافة الخارجية لمجرة درب التبانة فوق مستوى المجرة وعلى بعد حوالي 200 ألف سنة ضوئية من المركز. وللمقارنة، يبلغ قطر مجرة ​​درب التبانة حوالي 100 ألف سنة ضوئية. ومن خلال قياس اتجاه حركة النجوم المتسارعة وتحديد قلب مجرة ​​درب التبانة كنقطة انطلاق، قام فريق براون وجيندين بحساب مدى السرعة التي يجب أن يتم بها قذف هذه النجوم للوصول إلى موقعها الحالي.

يوضح براون، صائد النجوم السريعة للغاية والذي اكتشف أول نجم من هذا النوع عام 2005، أن "النجم يتحرك بسرعة سخيفة، أي ضعف ما هو مطلوب للهروب من مجال جاذبية المجرة". يمكن أن تتحرك بهذه السرعة العالية في ظل الظروف العادية، لذلك لا بد أن شيئًا غريبًا قد حدث".

هناك تطور في المؤامرة. واستنادا إلى سرعة وموقع HE 0437-5439، خلص الباحثون إلى أن عمر النجم يجب أن يكون على الأقل 100 مليون سنة للوصول إلى المنطقة المجاورة لقلب درب التبانة. ومع ذلك، فإن كتلته - 9 أضعاف كتلة الشمس ولونه الأزرق - يشيران إلى أنه كان عليه أن يحترق بالكامل بعد 20 مليون سنة، وهو وقت أقصر بكثير من الوقت الذي استغرقه للوصول إلى موقعه الحالي.

أفضل تفسير للون الأزرق للنجم وسرعته الهائلة هو أنه كان جزءا من نظام نجمي ثلاثي منخرط في لعبة بلياردو الجاذبية الكونية مع الثقب الأسود الهائل في مركز المجرة. تم اقتراح هذا المفهوم حول طريقة إعطاء سرعة أولية عالية لأول مرة في عام 1988. وتتنبأ النظرية بأن الثقب الأسود الموجود في مركز درب التبانة قد ينبعث منه نجم واحد كل 100 ألف عام.

يقترح براون نظرية مفادها أن النظام الثلاثي يحتوي على زوج من النجمين يدوران حول بعضهما البعض بشكل وثيق وعضو ثالث مرتبط أيضًا بالمجموعة الجاذبية. بدأ الثقب الأسود في سحب النجم الخارجي من نظام الجاذبية الضيق للزوج. تم نقل زخم النجم سيئ الحظ إلى الزوج وأطلقه بسرعة تحمله خارج المجرة. بينما استمر زوج من النجوم في التسارع عبر السماء، مروا بالعملية الطبيعية للتطور النجمي. تطور النجم الأكثر ضخامة بمعدل أسرع، وتضخم وأصبح عملاقًا أحمر. لقد غلف شريكه وبدأ الاثنان في الدوران معًا حتى اندمجا في نجم واحد - الشارد الأزرق. "على الرغم من أن قصة المتجول الأزرق تبدو غريبة، إلا أنه يمكن رؤية العديد من أمثاله في درب التبانة ومعظمهم موجود في أنظمة نجمية متعددة." قال براون.

وكان النجم المتجول لغزا لعلماء الفلك منذ اكتشافه في عام 2005 من خلال مسح السماء للمرصد الجنوبي الأوروبي. اقترح علماء الفلك خيارين لحل مشكلة العمر. فإما أن النجم تمكن من الانغماس في ينبوع الشباب وأصبح نجمًا أزرقًا، أو أنه ببساطة لاجئ من سحابة ماجلان الكبيرة - وهي مجرة ​​قريبة.

وفي عام 2008، اعتقد فريق من علماء الفلك أن رجاله نجحوا في حل اللغز. ووجدوا تطابقًا بين التركيب الكيميائي للكوكب الخارجي وخصائص النجوم في سحابة ماجلان الكبرى. كما أن الموقع العام للنجم قريب من هذه المجرة حيث يبعد عنا 65 ألف سنة ضوئية فقط. أحدث نتائج هابل تحسم الجدل حول مكان ميلاد النجم.

استخدم علماء الفلك الرؤية الحادة لكاميرا المسح المتقدمة التابعة لهابل لإجراء مراقبتين منفصلتين للنجم المتسارع بفارق ثلاث سنوات ونصف. قام عضو الفريق جاي أندرسون - من مركز علوم التلسكوب الفضائي في بالتيمور بولاية ميريلاند - بتطوير تقنية لقياس موقع النجم بالنسبة إلى 11 مجرة ​​خلفية بعيدة تشكل إطارًا مرجعيًا. ثم قارن أندرسون موقع النجم في الصور الملتقطة في عام 2006 بتلك التي التقطت في عام 2009 لحساب مدى تحرك النجم مقابل المجرات الخلفية. يبدو أن النجم قد تحرك، ولكن بمقدار 0.04 بكسل فقط في خلفية السماء. وقال أندرسون: "لقد برع هابل في هذا النوع من القياسات". وأضاف أن "إجراء مثل هذه الملاحظات من الأرض سيتطلب التغلب على تحديات كبيرة".

ويحاول الفريق حاليًا تحديد أصل أربعة نجوم مسافرة، تقع جميعها على حافة درب التبانة. "نحن نركز على نجم ضخم من النوع B مثل HE 0437-5439 الذي اكتشف 14 من أصل 16 نجمًا متسارعًا معروفًا للعلم. "لا ينبغي أن تعيش هذه النجوم لفترة كافية للوصول إلى الحواف الخارجية لمجرة درب التبانة، لذلك لا نتوقع العثور عليها هناك. كثافة النجوم في المناطق الخارجية أقل بكثير من تلك الموجودة في قلب درب التبانة، لذلك لدينا فرصة أفضل للعثور على مثل هذه الأشياء غير العادية.

نُشرت النتائج في النسخة الإلكترونية من مجلة Astrophysical Journal Letters في 20 يوليو 2010.

للحصول على معلومات على موقع ناسا