لمحة عن مستقبل النظام الشمسي: نجم يشبه الشمس ولكن عمره ضعف عمرها

وفحص أعضاء الفريق، بقيادة علماء فلك من البرازيل، بالتلسكوب الضخم توأمين للشمس، أحدهما يعتبر أصغر سنا (18 برج العقرب) والنجم الأكبر سنا HIP 102152 الذي يحتمل أن يكون محاطا بالكواكب الصخرية.

استخدم فريق دولي من علماء الفلك بقيادة باحثين من البرازيل التلسكوب الكبير جدًا في المرصد الأوروبي الجنوبي (ESO) لتحديد ودراسة أقدم توأم لشمسنا. النجم HIP 102152، الذي يبعد 250 سنة ضوئية عن الأرض، يشبه الشمس أكثر من أي توأم شمسي تم اكتشافه حتى الآن، باستثناء أنه أقدم بحوالي 4 مليارات سنة.

يمكن لهذا النجم القديم القريب من التوأم أن يوفر لنا فرصة غير عادية لرؤية كيف ستبدو شمسنا وتتصرف عندما تصل إلى هذا العمر. توفر الملاحظات الدقيقة أيضًا نظرة ثاقبة للعلاقة بين عمر النجم ومحتواه من الليثيوم، وبالإضافة إلى ذلك، يقدر الباحثون أن HIP 102152 قد "يستضيف" أيضًا كواكب صخرية.

لقد ظل علماء الفلك يراقبون الشمس من خلال التلسكوبات منذ حوالي 400 عام، وهي نافذة زمنية صغيرة مقارنة بعمرها - 4.6 مليار سنة. من الصعب جدًا دراسة تاريخ نجمنا وتطوره المستقبلي، ولكن يمكننا القيام بذلك من خلال البحث عن نجوم نادرة تشبهه في التركيب، ولكن في مراحل مختلفة من حياتها. حدد علماء الفلك الآن نجمًا هو نفس توأم شمسنا، لكنه أكبر منها بـ 4 مليارات سنة، وهو ما يشبه تقريبًا مشاهدة النسخة الواقعية من مفارقة التوأم.

يقول جورج ميلينديز من جامعة ساو باولو في البرازيل، الباحث الرئيسي: "على مدى عقود، ظل علماء الفلك يبحثون عن التوائم الشمسية من أجل معرفة أفضل عن الكوكب الذي يزودنا بالحياة. ومع ذلك، فقد تم العثور على عدد قليل منها منذ الاكتشاف الأول لهذا النوع من النجوم في عام 1997. لقد تمكنا من الحصول على قياسات طيفية ممتازة باستخدام VLT ويمكننا الآن فحص توأم الشمس بدقة كبيرة للإجابة على سؤال ما إذا كانت شمسنا أم لا. خاص."

وباستخدام التلسكوب الضخم، قام أعضاء الفريق بفحص توأمين للشمس، أحدهما يعتبر أصغر سنا (18 برج العقرب) والنجم الأكبر سنا HIP 102152. واستخدموا مطياف UVES الخاص بالتلسكوب الكبير جدًا في مرصد فريسنل في تشيلي التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي (والذي بدوره تابع لوكالة الفضاء الأوروبية)، لتقسيم الضوء الصادر عن هذه النجوم إلى الألوان المكونة له بحيث تتحلل المادة الكيميائية. ويمكن دراسة تكوين النجوم وخصائصها الأخرى بالتفصيل.

ووجدوا أن HIP 102152، الواقع في مجموعة برج الجدي (أو برج الجدي)، هو أقدم توأم معروف للشمس حتى الآن. ويقدر عمره بنحو 8.2 مليار سنة، مقابل 4.6 مليار سنة – عمر الشمس. من ناحية أخرى، تبين أن 18 برج العقرب أصغر بكثير من الشمس، حيث يبلغ عمره 2.9 مليار سنة فقط.

إن دراسة توأم الشمس القديم، HIP 102152، ستسمح للعلماء بالتنبؤ بما قد يحدث لشمسنا عندما تصل إلى هذا العمر، وقد توصلوا بالفعل إلى اكتشاف مهم: "أحد الأسئلة التي أردنا الإجابة عليها هو ما إذا كانت تركيبة الشمس؟ الشمس نموذجية من هذا النوع." يقول ميلينديز،
"والأهم من ذلك، لماذا محتوى الليثيوم في النجم منخفض جدًا؟"
الليثيوم، العنصر الثالث في الجدول الدوري، تم إنشاؤه في الانفجار الكبير مع الهيدروجين والهيليوم. لقد ظل علماء الفلك يتصارعون مع السؤال لسنوات - لماذا يبدو أن بعض النجوم تحتوي على محتوى أقل من الليثيوم عن غيرها؟ تتيح المراقبة الجديدة لـ HIP 102152 إحراز تقدم في حل هذا اللغز من خلال إنشاء علاقة قوية بين عمر النجم الشبيه بالشمس ومحتواه من الليثيوم.

تحتوي شمسنا على حوالي واحد بالمائة فقط من محتوى الليثيوم الموجود في سحابة المادة التي تشكلت منها. وتبين أن إخوة الشمس الأصغر سنا تحتوي على كميات أكبر بكثير من الليثيوم، لكن حتى الآن لم يتمكن العلماء من إثبات وجود علاقة واضحة بين عمر النجم ومحتوى الليثيوم. وخلصت تيلهواندا مونورا من جامعة ساو باولو، الباحثة الرئيسية في الدراسة الجديدة، إلى ما يلي: "لقد وجدنا أن HIP 102152 يحتوي على مستويات منخفضة جدًا من الليثيوم، مما يظهر بوضوح لأول مرة أن توائم الشمس القديمة تحتوي على كمية أقل من الليثيوم مقارنة بالشمس". والنجوم الأصغر سنا من نوعه. نحن الآن على يقين من أن النجوم تدمر الليثيوم بطريقة ما مع تقدمها في السن، وأن محتوى الليثيوم في الشمس يبدو طبيعيًا بالنسبة لعمرها".

التطور الأخير في القصة هو أن HIP 102152 له تركيبة كيميائية غير عادية، تختلف عن جميع التوائم الشمسية الأخرى، ولكنها تشبه تركيبة الشمس نفسها. ويحتوي كلاهما، بشكل قليل نسبيًا، على عناصر شائعة في النيازك وعلى الأرض. وهذا هو الدليل الأهم على أن HIP 102152 قد يكون النجم المركزي في نظام شمسي يحتوي على كواكب صخرية شبيهة بالأرض.

لإشعار الباحثين