تصادم نجمي

محاكاة تصادم نجمين نيوترونيين

الاصطدام النجمي هو التقاء نجمين [ 1 ] بسبب الديناميكيات النجمية داخل مجموعة نجمية ، أو بسبب التحلل المداري لنجم ثنائي بسبب فقدان الكتلة النجمية أو الإشعاع الجاذبي ، أو بسبب آليات أخرى لم يتم فهمها جيدًا بعد.

يمكن لأي نجم في الكون أن يصطدم، سواء كان "حيًا"، أي أن الاندماج النووي لا يزال نشطًا فيه، أو "ميتًا"، أي أن الاندماج النووي قد توقف. تختلف النجوم القزمة البيضاء ، والنجوم النيوترونية ، والثقوب السوداء ، ونجوم التسلسل الرئيسي ، والنجوم العملاقة ، والنجوم العملاقة الفائقة اختلافًا كبيرًا في النوع والكتلة ودرجة الحرارة ونصف القطر، وبالتالي تُنتج أنواعًا مختلفة من التصادمات والبقايا. [ 2 ]

أنواع التصادمات والاندماجات النجمية

اندماج النجوم الثنائية

يشكل ما يقارب نصف نجوم السماء أنظمة ثنائية، حيث يدور نجمان حول بعضهما البعض. تدور بعض النجوم الثنائية حول بعضها البعض على مسافة قريبة جدًا لدرجة أنها تتشارك الغلاف الجوي نفسه، مما يُعطي النظام شكل حبة الفول السوداني. في حين أن معظم هذه الأنظمة الثنائية المتلامسة مستقرة، إلا أن بعضها يصبح غير مستقر، إما بطرد أحد النجمين أو بالاندماج في نهاية المطاف.

يتوقع علماء الفلك أن تحدث أحداث من هذا النوع في العناقيد الكروية لمجرة درب التبانة مرة كل 10000 عام تقريبًا. [ 2 ] في 2 سبتمبر 2008، رصد العلماء لأول مرة اندماجًا نجميًا في كوكبة العقرب (أُطلق عليه اسم V1309 Scorpii )، على الرغم من أنه لم يكن معروفًا في ذلك الوقت أنه ناتج عن اندماج نجمي. [ 3 ]

المستعرات العظمى من النوع Ia

الأقزام البيضاء هي بقايا نجوم منخفضة الكتلة، وإذا شكلت نظامًا ثنائيًا مع نجم يدور في مدار قريب بما فيه الكفاية، فقد تتسبب في انفجارات نجمية هائلة تُعرف باسم المستعرات العظمى من النوع Ia. وتتمثل الطريقة المعتادة لحدوث ذلك في قيام قزم أبيض بسحب المادة من نجم من نجوم التسلسل الرئيسي أو نجم عملاق أحمر لتكوين قرص تراكمي .

في حالات نادرة جدًا، يحدث مستعر أعظم من النوع Ia عندما يدور قزمان أبيضان حول بعضهما البعض في مدار قريب. [ 4 ] يؤدي انبعاث موجات الجاذبية إلى دوران القزمين حلزونيًا نحو الداخل. وعندما يندمجان أخيرًا، إذا اقتربت كتلتهما مجتمعة من حد تشاندراسيكار أو تجاوزته ، يبدأ اندماج الكربون ، مما يرفع درجة الحرارة. ولأن القزم الأبيض يتكون من مادة متحللة ، فلا يوجد توازن آمن بين الضغط الحراري ووزن الطبقات العلوية للنجم. ولهذا السبب، تسخن تفاعلات الاندماج المتسارعة باطن النجم المندمج بسرعة وتنتشر، مما يتسبب في انفجار مستعر أعظم . [ 4 ] وفي غضون ثوانٍ، تُقذف كل كتلة القزم الأبيض إلى الفضاء. [ 5 ]

اندماج النجوم النيوترونية

تحدث اندماجات النجوم النيوترونية بطريقة مشابهة لانفجارات المستعرات العظمى النادرة من النوع Ia الناتجة عن اندماج الأقزام البيضاء. فعندما يدور نجمان نيوترونيان حول بعضهما البعض في مدار قريب، يدوران حلزونيًا نحو الداخل بمرور الوقت بفعل الإشعاع الجاذبي. وعندما يلتقيان، يؤدي اندماجهما إلى تكوين إما نجم نيوتروني أثقل أو ثقب أسود، وذلك اعتمادًا على ما إذا كانت كتلة البقايا تتجاوز حد تولمان-أوبنهايمر-فولكوف . وينتج عن ذلك مجال مغناطيسي أقوى بتريليونات المرات من المجال المغناطيسي للأرض، في غضون جزء من الألف من الثانية. ويعتقد علماء الفلك أن هذا النوع من الأحداث هو ما يُنتج انفجارات أشعة غاما القصيرة [ 6 ] وانفجارات الكيلونوفا [ 7 ] .

أُبلغ في 16 أكتوبر 2017 عن حدث موجات جاذبية وقع في 25 أغسطس 2017، يحمل اسم GW170817 ، وارتبط باندماج نجمين نيوترونيين في مجرة ​​بعيدة ، وهو أول اندماج من نوعه يُرصد عبر الإشعاع الجاذبي. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]

أشياء ثورن-زيتكو

إذا اصطدم نجم نيوتروني بنجم عملاق أحمر ذي كتلة وكثافة منخفضة بما فيه الكفاية، فمن المفترض أن ينتج عن الاندماج جسم ثورن-زيتكو ، وهو نوع افتراضي من النجوم المدمجة يحتوي على نجم نيوتروني محاط بنجم عملاق أحمر.

تكوين الكواكب

عندما يندمج نجمان منخفضان الكتلة في نظام ثنائي، قد تُقذف الكتلة في المستوى المداري للنجمين المندمجين، مما يخلق قرصًا إفرازيًا يمكن أن تتشكل منه كواكب جديدة. [ 12 ]

اكتشاف

على الرغم من أن مفهوم تصادم النجوم كان مطروحًا لدى أجيال عديدة من علماء الفلك، إلا أن تطوير التقنيات الحديثة هو ما مكّن من دراسته بموضوعية أكبر. فعلى سبيل المثال، في عام 1764، اكتشف عالم الفلك شارل ميسييه عنقودًا نجميًا يُعرف باسم ميسييه 30. وفي القرن العشرين، خلص علماء الفلك إلى أن عمر هذا العنقود يبلغ حوالي 13 مليار سنة. [ 13 ] وقد مكّن تلسكوب هابل الفضائي من رصد النجوم الفردية في ميسييه 30. وبفضل هذه التقنية الجديدة، اكتشف علماء الفلك أن بعض النجوم، المعروفة باسم النجوم الزرقاء الشاردة ، تبدو أصغر سنًا من النجوم الأخرى في العنقود. [ 13 ] عندها افترض علماء الفلك أن النجوم ربما تكون قد "تصادمت" أو "اندمجت"، مما منحها المزيد من الوقود فاستمرت في الاندماج النووي بينما بدأت النجوم الأخرى المحيطة بها في الانطفاء. [ 13 ]

التصادمات النجمية والنظام الشمسي

على الرغم من أن تصادمات النجوم قد تحدث بشكل متكرر في أجزاء معينة من المجرة، إلا أن احتمال اصطدام نجم بالشمس ضئيل للغاية. وتشير حسابات الاحتمالات إلى أن معدل تصادمات النجوم التي تشمل الشمس هو 1 من 10^ 28 سنة. [ 14 ] وللمقارنة، يبلغ عمر الكون حوالي 10 ^10 سنة. كما أن احتمال الاقتراب الشديد من الشمس ضئيل أيضًا. ويُقدّر هذا المعدل بالصيغة التالية:

N ≈ 4.2 · D 2 مليون سنة −1

حيث N هو عدد مرات الالتقاء لكل مليون سنة التي تقع ضمن نصف قطر D من الشمس بالفرسخ الفلكي . [ 15 ] وللمقارنة، فإن متوسط ​​نصف قطر مدار الأرض، 1 وحدة فلكية ، هو 4.82 × 10⁻⁶ فرسخ فلكي .

من المرجح ألا يتأثر نجمنا بشكل مباشر بمثل هذا الحدث، لأنه لا توجد تجمعات نجمية قريبة بما يكفي لإحداث مثل هذه التفاعلات. [ 14 ]

يُعتقد أن الانفجار الذي أدى إلى تكوين سديم كلاينمان-لو ، الواقع في سديم الجبار ، قد انطوى على تفاعل ديناميكي بين عدة نجوم، وربما تضمن اندماجًا نجميًا أوليًا . ويُعتقد أن مصدر الراديو الأول إما نظام ثنائي متقارب أو ناتج عن مثل هذا الاندماج. [ 16 ] [ 17 ]

KIC 9832227 واندماجات النجوم الثنائية

أشارت دراسة أولية لظاهرة كسوف نجم KIC 9832227 إلى أن دورته المدارية تتقلص بالفعل، وأن نواتي النجمين ستندمجان في عام 2022. [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] إلا أن إعادة التحليل اللاحقة كشفت أن إحدى مجموعات البيانات المستخدمة في التنبؤ الأولي تحتوي على خطأ زمني قدره 12 ساعة، مما أدى إلى تقصير ظاهري زائف في الدورة المدارية للنجمين. [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]

لم يتم فهم الآلية الكامنة وراء اندماج النجوم الثنائية بشكل كامل حتى الآن، ولا تزال واحدة من المحاور الرئيسية لأولئك الذين يبحثون في KIC 9832227 والأنظمة الثنائية المتصلة الأخرى.

مراجع

  1. فريد لورانس ويبل (مارس 1939)، "المستعرات العظمى والاصطدامات النجمية"، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية ، 25 (3): 118-125 ، Bibcode : 1939PNAS...25..118W ، doi : 10.1073/pnas.25.3.118 ، PMC 1077725 ، PMID 16577876  
  2. 1 2 تشانغ، كينيث (13 يونيو 2000)، "اصطدام نجمين؛ ولادة نجم جديد" ، صحيفة نيويورك تايمز ، تم الاطلاع عليه في 14 نوفمبر 2010
  3. ^ تايليندا، ر.؛ هاجدوك، م.؛ كامينسكي، T.؛ وآخرون . (11 أبريل 2011). “V1309 Scorpii: دمج ثنائي جهة الاتصال”. علم الفلك والفيزياء الفلكية . 528 : ج114. أرخايف : 1012.0163 . بيب كود : 2011A & A...528A.114T . دوى : 10.1051/0004-6361/201016221 . S2CID 119234303 .  
  4. 1 2 غونزاليس هيرنانديز، جي آي؛ رويز لابوينتي، ص. تابيرنيرو، جلالة؛ مونتيس، د.؛ قناة، ر. منديز، J .؛ بيدين، LR (26 سبتمبر 2012). “لا يوجد رفقاء متطورون على قيد الحياة لسلف SN 1006”. طبيعة . 489 (7417): 533-536 . أرخايف : 1210.1948 . بيب كود : 2012Natur.489..533G . دوى : 10.1038 / طبيعة 11447 . اتش دي ال : 2445/127740 . بميد 23018963 . S2CID 4431391 .  
  5. فريدمان، روجر أ.، روبرت م. جيلر، ويليام ج. كوفمان الثالث (2009). الكون، الطبعة التاسعة ، ص 543-545. دار دبليو إتش فريمان وشركاه، نيويورك. ISBN 1-4292-3153-X
  6. روسوغ، ستيفان (2013). "الفيزياء الفلكية: التوهج الإشعاعي كدليل قاطع" . مجلة نيتشر . 500 (7464): 535-536 . Bibcode : 2013Natur.500..535R . doi : 10.1038/500535a . PMID 23985867 . 
  7. ميتزجر، ب.د.؛ مارتينيز-بينيدو، ج.؛ داربا، س.؛ كواتيرت، إ.؛ وآخرون . (أغسطس 2010). "النظائر الكهرومغناطيسية لاندماج الأجسام المدمجة المدفوعة بالتحلل الإشعاعي لنوى عملية الالتقاط السريع للنيوترونات" . الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية . 406 (4): 2650. arXiv : 1001.5029 . Bibcode : 2010MNRAS.406.2650M . doi : 10.1111/j.1365-2966.2010.16864.x . S2CID 118863104 .  
  8. أوفرباي، دينيس (16 أكتوبر 2017)، "ليغو يرصد اصطدامًا عنيفًا بين نجمين نيوترونيين لأول مرة" ، صحيفة نيويورك تايمز
  9. كاستلفيكي، دافيد (25 أغسطس 2017). "تتزايد الشائعات حول نوع جديد من رصد موجات الجاذبية" . مجلة نيتشر . doi : 10.1038/nature.2017.22482 . تاريخ الاطلاع: 27 أغسطس 2017 .
  10. سوكول، جوشا (25 أغسطس 2017). "ماذا يحدث عند اصطدام نجمين نيوترونيين؟" . وايرد . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 أغسطس 2017 .
  11. دريك، نادية (25 أغسطس 2017). "نجوم غريبة تُصوَّر وهي تُسبِّب تجعد الزمكان؟ تعرف على الحقائق" . ناشيونال جيوغرافيك . مؤرشف من الأصل في 27 أغسطس 2017. تم الاطلاع عليه في 27 أغسطس 2017 .
  12. مارتن، إي إل؛ سبرويت، إتش سي؛ تاتا، آر. (2011). "أصل اندماج ثنائي للكواكب العملاقة الساخنة المنتفخة". علم الفلك والفيزياء الفلكية . 535 : A50. arXiv : 1102.3336 . Bibcode : 2011A & A...535A..50M . doi : 10.1051/0004-6361/201116907 . S2CID 118473108 . 
  13. 1 2 3 "الاصطدامات النجمية وظاهرة مصاصي الدماء تمنح النجوم الزرقاء المتخلفة "تجديدًا كونيًا" ، وكالة أنباء آسيا الدولية ، 29 ديسمبر 2009
  14. ١ ٢ لوسينتيني، جاك (١ يونيو ٢٠٠٠). " باحثون يدّعون أول دليل على تصادم النجوم" . Space.com . مؤرشف من الأصل في ١٩ أبريل ٢٠٠٤. تم الاطلاع عليه في ١٥ يناير ٢٠١٤. وفقًا لأحد الحسابات، من المرجح أن تتعرض الشمس لاصطدام واحد كل ١٠٠٠٠ تريليون تريليون سنة (أي ٢٨ صفرًا)، وسوف تحترق من تلقاء نفسها قبل ذلك بكثير.
  15. غارسيا-سانشيز، ج.؛ وآخرون (24 أغسطس 1998)، "اضطراب سحابة أورت بسبب اقتراب النجوم القريبة"، ديناميكيات الكويكبات والمذنبات ، تاتراوسكا لومنيكا، جمهورية سلوفاكيا، hdl : 2014/19368 {{citation}}: CS1 maint: موقع الناشر مفقود ( رابط )
  16. بالي، جون؛ كانينغهام، ناثانيال جيه؛ موكيل، نيكولاس؛ بيرتون، مايكل جي؛ سميث، ناثان؛ فرانك، آدم؛ نوردلوند، آكي (2011-02-01). "تدفقات خارجية متفجرة مدفوعة باضمحلال أنظمة متعددة غير هرمية من النجوم الضخمة: أوريون BN/KL" . المجلة الفيزيائية الفلكية . 727 (2): 113. arXiv : 1011.5512 . Bibcode : 2011ApJ...727..113B . doi : 10.1088/0004-637X/727/2/113 . ISSN 0004-637X . 
  17. بالي، جون؛ جينسبيرغ، آدم؛ فوربريتش، يان؛ فارغاس-غونزاليس، خايمي (2020-02-01). "إعادة النظر في انفجار أوريون النجمي الأولي والنجوم الهاربة: الكتل النجمية، واحتجاز القرص، والتدفق الخارجي من جسم بيكلين-نيوجباور" . المجلة الفيزيائية الفلكية . 889 (2): 178. arXiv : 2001.00899 . Bibcode : 2020ApJ...889..178B . doi : 10.3847/1538-4357/ab65f2 . ISSN 0004-637X . 
  18. ^ مولنار، لورانس أ. نورد، دانيال م. فان؛ كينيموتشي، كارين؛ سمولينسكي، جايسون ب. ألكسندر، كارا إي؛ كوك، إيفان م.؛ جانغ، بيونج تشان؛ كوبولنيكي، هنري أ. سبيدن، كريستوفر ج. (2017). "التنبؤ بحدوث انفجار نوفا أحمر في KIC 9832227" . مجلة الفيزياء الفلكية . 840 (1): 1. أرخايف : 1704.05502 . بيب كود : 2017ApJ...840....1M . دوى : 10.3847/1538-4357/aa6ba7 . ISSN 0004-637X . S2CID 118970956 .  
  19. ^ كينيموتشي ، كارين (1 أكتوبر 2013). "للنبض أو الكسوف؟ حالة النجم المتغير KIC 9832227". أرخايف : 1310.0544 [ astro-ph.SR ].
  20. بيرد، ديبورا (6 يناير 2017). "توقعات بانفجار نجم في عام 2022" . إيرث سكاي . اتصالات إيرث سكاي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 يناير 2017 .
  21. "ستضيء النجوم المتصادمة سماء الليل في عام 2022" . مجلة ساينس . 1 مايو 2017. تاريخ الاطلاع: 7 يناير 2017 .
  22. مولنار، لورانس أ. (7 سبتمبر 2018). "مواد تكميلية للبيان الصحفي الصادر عن كلية كالفن بعنوان "فريق من الباحثين يتحدى تنبؤًا فلكيًا جريئًا"، 7 سبتمبر 2018" . calvin.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 سبتمبر 2018 .
  23. كوتشينسكي، مات (7 سبتمبر 2018). "فريق من الباحثين يتحدى تنبؤًا فلكيًا جريئًا" . calvin.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 سبتمبر 2018 .
  24. سوسيا، كوينتين جيه؛ ويلش، ويليام إف؛ شورت، دونالد آر؛ أوروسز، جيروم إيه؛ أنجيون، رونالد جيه؛ ويندميلر، جور؛ كالدويل، دوغلاس إيه؛ باتالها، ناتالي إم. (11 سبتمبر 2018). "KIC 9832227: استخدام بيانات فولكان لنفي توقعات اندماج المستعر الأعظم الأحمر لعام 2022" . رسائل المجلة الفيزيائية الفلكية . 864 (2): L32. arXiv : 1809.02771 . Bibcode : 2018ApJ...864L..32S . doi : 10.3847/2041-8213/aadc0d . S2CID 56134618 . 
  25. باركس، جيك (7 سبتمبر 2018). "لن يندمج نجمان وينفجرا في غضب أحمر عام 2022" . astronomy.com .