إن سديم الحلقة الجنوبية المنتفخ والمجيد هو شرنقة نجم يحتضر، وله سر. اكتشف العلماء أن هذا السديم له بنية مزدوجة الحلقة لا تسلط الضوء على نجمة واحدة، بل ربما على ثلاثة نجوم في قلبه.
سديم الحلقة الجنوبية، والمسمى أيضًا NGC 3132، هو سديم كوكبي يقع على بعد حوالي 2000 سنة ضوئية بعيدًا في كوكبة فيلا، الحجاب. اسم “الكواكب سديم“هي تسمية خاطئة – مثل هذه السدم لا علاقة لها بها الكواكب. وبدلاً من ذلك، هذه هي الزفير الأخير للموت، شمس-مثل النجوموالتي تتحول داخل سديم الشرنقة حتى تزدهر في النهاية إلى قزم أبيض. يتشكل سديم من الغلاف الخارجي للنجم المحتضر، الذي ينفجر فيه فضاء اتبع ذلك النجم العملاق الأحمر مرحلة.
تم تصوير سديم الحلقة الجنوبية في ديسمبر 2022 بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، الذي كشف عن الهيدروجين الجزيئي الذي يشكل “الهيكل الخارجي” للسديم. يشير هذا إلى غاز ساخن يشع بدرجة حرارة تساوي حوالي 1000 كلفن (1340 درجة فهرنهايت أو 726 درجة مئوية) عند إضاءته وتسخينه بواسطة الضوء فوق البنفسجي المنبعث من الشمس. قزم ابيض نفسه. ومع ذلك، لا يمثل هذا الهيكل الخارجي سوى جزء صغير من الغاز الجزيئي الموجود في السديم.
متعلق ب: سديم رأس الحصان يطل برأسه في صور جديدة مذهلة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي (فيديو)
ذهب فريق بقيادة جويل كاستنر من معهد روتشستر للتكنولوجيا للبحث عن المزيد من الغاز الجزيئي للسديم، بحثًا على وجه التحديد عن أول أكسيد الكربون باستخدام مصفوفة تحت الملليمتر (SMA)، وهي مجموعة من ثمانية تلسكوبات راديوية مثبتة على بركان خامل يسمى مونا. كيا في هاواي. يتم خلط أول أكسيد الكربون مع الهيدروجين والغازات الجزيئية الأخرى داخل السديم، لذا فإن مراقبة محتوى أول أكسيد الكربون هي في الواقع مؤشر لمراقبة كل هذه الجزيئات الأخرى التي ليس من السهل اكتشافها. من المؤكد أن SMA كان قادرًا على قياس توزيع وسرعة جزيئات أول أكسيد الكربون، مما يوضح الأجزاء التي تتحرك نحونا والأجزاء التي تتحرك بعيدًا عنا.
قال كاستنر في بيان: “أظهر لنا تلسكوب جيمس ويب الفضائي جزيئات الهيدروجين وكيفية تراكمها في السماء، بينما أظهر لنا مصفوفة المصفوفة تحت المليمترية أول أكسيد الكربون وهو أبرد مما يمكننا رؤيته في صورة تلسكوب جيمس ويب الفضائي”. بيان صحفي.
كما يوحي الاسم، فإن الحلقة الجنوبية تتشكل في المقام الأول (من وجهة نظرنا) مثل الحلقة. أظهرت ملاحظات SMA أن هذه الحلقة تتوسع، وهو أمر طبيعي لأن السديم ينمو ببطء قبل أن يتفرق في النهاية. ومع ذلك، سمحت البيانات أيضًا لفريق كاستنر بإنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد للهيكل الخارجي الجزيئي للسديم. قدم هذا مفاجأة. لم يتمكن الباحثون فقط من إثبات أن ما نراه كحلقة هو مجرد فص في سديم ثنائي القطب يمكن رؤيته من الأمام، ولكنهم اكتشفوا أيضًا ثانية حلقة عمودية على الأول.
وقال كاستنر: “عندما بدأنا بتدوير السديم بأكمله بشكل ثلاثي الأبعاد، رأينا على الفور أنه كان في الواقع حلقة، ثم اندهشنا عندما رأينا أن هناك حلقة أخرى”.
يشكل هذا الترتيب الغريب ذيلًا رائعًا لا يتكون من نجمة واحدة، ولا حتى من نجمتين، بل على الأرجح من ثلاثة نجوم في قلب السديم. واحد فقط من هذه النجوم، وهو الأكبر بين النجوم الثلاثة، سيكون قد وصل إلى نهاية حياته – ولكن النجوم الثلاثية، إذا كانت موجودة بالفعل، فمن المحتمل أن تكون إما قريبة جدًا من بعضها البعض أو باهتة جدًا بحيث لا يمكن حلها بشكل منفصل، حتى من خلال JWST.
هناك أدلة متزايدة على أن بعض السدم الكوكبية، على الأقل تلك ذات الهياكل المعقدة، تتشكل من تداخل نجم مرافق مع النجم المركزي المحتضر. بالنسبة للحلقة الجنوبية، يفترض فريق كاستنر أن النظام الثلاثي يتكون من الثنائية يدور حول نجم ثالث أبعد ضمن دائرة نصف قطرها المداري 60 الوحدات الفلكية ثنائي (الوحدة الفلكية، AU، هي المسافة بين أرض والشمس وفينا نظام شمسي 60 AU سيكون في الحد الأقصى لـ حزام كويبر).
ولفصي الحلقة الجنوبية حجم ضيق أو “مقروص” مثل الساعة الرملية، وهي سمة مشتركة للسدم الكوكبية المنبثقة من نظام نجمي ثنائي يصل فيه أحد النجوم إلى نهاية حياته. الرفيق الثنائي قادر على جمع المواد التي يلقيها النجم المحتضر بحيث تهرب في الاتجاه القطبي بدلاً من الاتجاه الاستوائي، وبالتالي تشكيل الفصين. تدعم عمليات رصد الأشعة تحت الحمراء المتوسطة التي أجراها تلسكوب جيمس ويب الفضائي هذه الفرضية، بعد أن اكتشف ضوء الأشعة تحت الحمراء الزائد من نظام النجم المركزي، وهو توقيع كلاسيكي لقرص غبار يتكون من التفاعلات بين العملاق الأحمر ورفيق ثنائي قريب.
وهذا ما يفسر الحلقة الأولى. أما أصل الحلقة الثانية، بحسب الفريق، فهو أقل تأكيدا.
على الرغم من أن الحلقة الجنوبية تبدو مفصصة، إلا أن بعض المواد يجب أن تكون قد انبعثت على شكل غلاف كروي أو إهليلجي تقريبًا من المواد التي ألقاها العملاق الأحمر، وهو حدث فقدان سريع للكتلة ربما يمثل انتهاء المادة النهائية ليترك وراءه. أبيض. قزم. ينتج النظام النجمي الثنائي سلسلة من النفاثات السريعة والضيقة، ولكن في حالة وجود نجم ثالث، فإن النجم الإضافي موجود جاذبية سيعمل على الثنائي الداخلي، مسببًا “تذبذبًا” في اتجاه التدفقات، مثل القمة. من المفترض أن هذه النفاثات المتدفقة قد حفرت تجويفًا دائريًا في الجزء الإهليلجي للسديم، وبالتالي خلق الحلقة الثانية.
يشير كاستنر إلى أن هذا التفسير لا يزال تخمينيًا، لكن التجويف المتأين المركزي للسديم يحمل دليلًا على وجود مثل هذه التدفقات في بنيته.
السدم الكوكبية الأخرى ذات الشكل الدائري، مثل سديم الحلزون (NGC 7293 in برج الدلو) ، تم العثور أيضًا على هياكل ثنائية الفصوص ننظر من خلالها “إلى الأسفل” في نهاية الفص. اكتشاف الحلقة الثانية في سديم الحلقة الجنوبية، أم ينبغي أن تكون الحلقات الجنوبية الآن بصيغة الجمع؟ – يدفع علماء الفلك إلى إعادة النظر في بعض هذه السدم الحلقية الأخرى المعروفة لمعرفة ما إذا كانت قد فاتتهم الحلقات الثانية أيضًا.
السدم الكوكبية لا تعني فقط موت النجوم. كما أنهم يحملون الوعد بحياة جديدة، بالمعنى الحرفي للكلمة.
“من أين يأتي الكربون والأكسجين والنيتروجين؟ الكون “” يسأل كاستنر. “إننا نراها تتولد في النجوم الشبيهة بالشمس التي تحتضر، مثل النجم الذي مات للتو وكوّن الحلقة الجنوبية.”
كما ينتشر سديم كوكبي متوسع إلى الفضاء بين النجومفهو ينشر هذه الجزيئات عبر الكون، حيث ينتهي بها الأمر في السحب الجزيئية العملاقة التي تشكل الجيل القادم من النجوم والكواكب.
يقول كاستنر: “سينتهي الكثير من هذا الغاز الجزيئي في أجواء الكواكب، ويمكن لهذه الأجواء أن تدعم الحياة”. وذلك لأن جميع العناصر الموجودة على الأرض الأثقل من الهيدروجين والهيليوم جاءت من النجوم ثم تم طردها إلى الفضاء عندما ماتت تلك النجوم.
نحن نجوم بالمعنى الحرفي للكلمة، كما يحب العديد من الخبراء أن يقولوا.
لذلك، عندما نتعجب من جمال موت النجوم في السدم مثل الحلقة الجنوبية، يمكننا أيضًا أن نتخيلها على أنها طائر الفينيق النجمي الذي سينهض يومًا ما من الرماد ويبدأ دورة ولادة النجوم وموتها من جديد . على حد تعبير Battlestar Galactica، لقد حدث كل هذا من قبل، وسيحدث مرة أخرى.
تم نشر النتائج في 2 أبريل مجلة الفيزياء الفلكية.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”