رصد تلسكوب جيمس ويب مؤخرًا تفاصيل مذهلة لنجم وولف-رايت، وهو بداية مستعر أعظم؛ إذ يشير مصطلح المستعر الأعظم للنهاية الدرامية لنجم ضخم ملفوف في كفن من الغاز والغبار الكوني.
نجم وولف-رايت يقع على بعد 15 ألف سنة ضوئية من الأرض في كوكبة القوس، كتلته تعادل 30 كتلةً شمسيةً، أما الغبار المحيط به فتُعادل كتلته 10 كتل شمسية.
اكتُشف هذا النجم العملاق بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي باستخدام طيف الأشعة التحت الحمراء.
لا تمثل نجوم وولف-رايت مجرد نهاية حياة نجم ضخم، بل تمثل أيضًا بشكل مثالي دورة حياة النجوم، والموت النجمي الذي ساهم في تشكل وتطور المجرات على مدى مليارات السنوات.
تتبع مرحلة النجم وولف-رايت مرحلة انفجار السوبرنوفا التي تمنح الكون المواد التي تتشكل داخل النجم، التي تشمل العناصر الثقيلة مثل الذهب والبلاتين. تلك المواد التي تعد أساسيةً لتشكيل الكواكب والحياة.
دورة الحياة والموت هذه للنجوم حدثت لمليارات من السنين، ولعبت دورًا حاسمًا في تشكيل الكون كما نعرفه اليوم.
نجوم وولف-رايت:
وفقًا لمركز سوينبرن لعلم الفلك والحوسبة الفائقة، فإن نجم وولف-رايت هو نجم ضخم يمر بمرحلة متقدمة من تطوره، ويخسر كميات هائلةً من الكتلة بمعدل عالٍ للغاية. إذ يطلق على هذه الفئة من النجوم اسم وولف-رايت نسبة إلى عالمي الفلك الفرنسيين شارل جوزيف إتيان وولف وجورج أنطوان بون رايت، اللذين صنفاها لأول مرة عام 1867.
الكتلة النموذجية للنجم وولف-رايت هي أكثر بـ 20 مرةً من كتلة الشمس، مع درجات حرارة تتراوح بين 25 ألف إلى 50 ألف درجة مئوية. تلك أعلى حرارةً من شمسنا التي يبلغ متوسط درجة حرارتها نحو 5500 درجة مئوية.
يفوق لمعان نجوم وولف-رايت لمعان الشمس بنحو مليون مرة. إذ يشير مصطلح اللمعان وفقًا للمرصد الأسترالي الوطني للمقياس الإجمالي لكمية الطاقة التي تنبعث من نجم أو جسم سماوي آخر في الثانية الواحدة، وبالتالي يمثل هذا «معدل إخراج الطاقة لنجم».
يختلف اللمعان عن السطوع الذي يُسمى في علم الفلك بالسطوع الظاهري. السطوع الظاهري هو مدى سطوع النجم في نظر المراقب ويُحدّد بالتألق ومدى بعد النجم عن المراقب.
للحفاظ على الحرارة والتألق، يجب على نجوم وولف-رايت أن تستخدم وقودها الخاص بالاندماج النووي بسرعة لا تصدق، ما يسرع من نهايتها المدمرة. أي أنها عندما تستنفد وقود الاندماج النووي، سيتوقف الضغط الخارجي الذي يدعم النجوم الضخمة ضد القوة الداخلية للجاذبية أيضًا، وهذا ما سوف يتسبب في انهيار جاذبية كامل، ويولد نجمًا نيوترونيًا أو ثقبًا أسود، ما يؤدي أيضًا إلى انفجار النوفا الذي يدفع أجزاء الطبقات الخارجية لنجم وولف-رايت المتبقية.
ومع ذلك، حتى قبل الانفجار النووي، تفقد نجوم وولف-رايت هذه المواد الخارجية. إذ إنها تُفجّر بمعدل 10 كتل شمسية كل مليون سنة في شكل رياح شمسية قوية، يمكنها أن تسافر بسرعات تصل إلى 11 مليون كيلومتر في الساعة.
يُطلق ما يعادل ثلاثة أضعاف حجم الأرض من المواد كل عام من نجوم وولف-رايت بسرعة عالية جدًا.
نتيجةً لمعدل احتراق الوقود العالي والتخلص السريع من المواد الخارجية، تُعد نجوم وولف-رايت قصيرة العمر، إذ تستمر النجوم الضخمة لمدة تصل إلى مليون سنة أو حتى بضع مئات من الآلاف من السنين فقط.
أنواع نجوم وولف-رايت:
يُعتقد أن نجوم وولف-رايت تبدأ حياتها بشكل نجوم من النوع 0، بحجم يزيد عن 25 ضعف كتلة الشمس. وغالبًا ما تُرى هذه النجوم البيضاء والزرقاء الساخنة ذات الكتلة العالية في مواقع تكوين النجوم الكثيفة وذلك على الأرجح لأنها نجوم ضخمة لا تعيش طويلًا، ما يعني أن أشقائها من النجوم ما تزال تولد حولها.
عادةً يُعثر على نجوم من النوع 0 في الأذرع اللولبية للمجرات؛ وهي المسؤولة عن اللونين الأزرق والأبيض في مثل هذه المناطق.
تتميز نجوم وولف-رايت بأنها مختلفة عن النجوم الأخرى بسبب طيفها الفريد الذي يكشف عن المركبات الكيميائية التي تتكون منها. إذ يُظهر طيف نجوم وولف-رايت ميزات تشكّلت بواسطة النيتروجين والكربون المؤينين والعناصر الثقيلة الأخرى على سطحها مع عدم وجود الهيدروجين. عادةً ما تكون هذه العناصر تحت الطبقات الخارجية للهيدروجين، لذلك يكشف طيف هذه النجوم عن طبيعتها.
تأتي نجوم وولف-رايت في ثلاث فئات مختلفة، وفقًا لجامعة هارفرد وهي :«WN» و«WC» و«WO». إذ يكشف طيف نجوم «WN» عن وجود النيتروجين السائد مع كميات قليلة من الكربون، بينما تتميز نجوم «WC» بوفرة الكربون ولا تظهر أية علامات للنيتروجين. أما «WO» فتعد فئةً نادرةً من نجوم وولف-رايت.
كيف نرى نجوم وولف-رايت؟
تساهم الحياة القصيرة لنجوم وولف-رايت في صعوبة رؤيتها، لذا يجب أن يكون الفلكيون محظوظين للغاية لرؤية واحدة منها. حتى الآن رصدنا أكثر من 500 من هذه النجوم في درب التبانة، على الرغم من أن التقديرات تشير إلى وجود بين 1000 و2000 نجمة من هذا النوع في مجرتنا.
لا يساعد السطوع العالي لنجوم وولف-رايت على رؤيتها لأنها تبعث أساسًا الأشعة فوق البنفسجية، وأطياف الضوء المرئي المنبعثة منها ضعيفة جدًا تكاد لا ترى.
يوجد نوعان فقط من نجوم وولف-رايت يمكن رؤيتهما بالعين المجردة من الأرض:
الأول: الأقرب لنا، وهو نجم وولف-رايت جاما 2 فيلوروم، الذي يقع على بعد حوالي 1000 سنة ضوئية في كوكبة فيلا الجنوبية. يعد من أكثر النجوم إشراقًا في السماء، ويتألف من أربعة نجوم فردية على الأقل، واحد منها هو نجم وولف-رايت في نظام ثنائي مع نجم عملاق أزرق.
الثاني: هو ثيتا موسكاي، وهو نظام نجمي ثلاثي يقع على بعد حوالي 7400 سنة ضوئية في كوكبة المكشوف «الذبابة» الجنوبية. يحتوي النظام على نجم وولف-رايت ورفيقين نجميين ضخمين.
ليس فقط عمرها القصير لنجوم وولف-رايت وانبعاثات الأشعة فوق البنفسجية ما يجعل هذه النجوم صعبة الرؤية، بل المادة التي تفرزها والتي تحيط بها أيضًا، التي تشكل غطاءً من الغاز والغبار الفضائي يحجبها عن الرؤية. هذا الغبار بحد ذاته يشكل تحقيقات علميةً هامةً مثيرةً للاهتمام.
دور الغبار الكوني:
الهيدروجين هو العنصر الأكثر شيوعًا في نجوم وولف-رايت، لكن لا يمكن للهيدروجين -أخف العناصر في الكون- تشكيل الغبار لوحده. وفقًا لمختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا. لقد أحرقت نجوم وولف-رايت معظم هيدروجينها، ما أدى إلى إنتاج الهيليوم وحرقه لإنتاج عناصر ثقيلة مثل الكربون.
بعد تفريغ الطبقات الخارجية التي يوجد فيها الهيدروجين في شكل رياح نجمية قوية، تُعرّض المواد الأكثر عمقًا والثقيلة للإزالة، مثل الغبار الكوني الذي يحيط بدوره بهذه النجوم الضخمة. يتميز هذا الغبار بكميات كربون هائلة ومواد مستندة إلى الكربون. لكن ليس فقط تكوين غبار وولف-رايت هو ما يثير الاهتمام، فهذه السّدم يمكن أن تُكوّن أشكالًا مذهلةً بواسطة النجوم التي توجد فيها.
في أكتوبر عام 2022، رصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي نجم وولف-رايت في نظام ثنائي يقع على بعد حوالي 5 آلاف سنة ضوئية عن الأرض، ويحيط به غبار اكتسى بمظاهر مذهلة لافتة للنظر. وبما أن النجم وولف-رايت يفرز كميات هائلةً من الغبار في مركزه، فإنه يدور في الغبار مع رفيقه، ما يؤدي إلى تكوين أشكال مختلفة ورائعة.
بتوجيه تركيزهم لدراسة الغبار الغامض في أنظمة نجوم وولف-رايت، يتمكن العلماء من تحديد كيفية تأثير اقتراب النجوم من بعضها على كمية الغبار الذي يتلاشى.
يتميز الغبار حول نجوم وولف-رايت بشكل عام أيضًا بالعقد التي تنشأ في فترات حاسمة من التدفق المادي. يخبرنا هذا الأمر بقصة الانفجارات الهائلة والتاريخية، ويعد أمرًا حاسمًا لفهم تطور النجوم.
ينضم هذا الغبار في نهاية المطاف إلى المزيد من المواد من الطبقات الخارجية للنجم بعد أن ينفجر لكونه نجمًا عملاقًا، مشكلًا نجمًا نيوترونيًا أو ثقبًا أسود.
تستمر هذه المواد في تشكيل سحب ضخمة، وستنهار الأقسام الكثيفة والباردة داخل هذه السحب لتكوين نجوم جديدة، ثم سيتم تزويد هذه النجوم بالمزيد من العناصر الثقيلة مقارنةً بالنجوم السابقة، بفضل الموت الدرامي لنجوم وولف-رايت، وبذلك نكون قد استنتجنا تركيب هذا الغبار، وكيفية تطور النجوم داخله من جيل إلى آخر.
ما أكبر نجوم وولف-رايت وأكثرها إشراقًا؟
واحد من أبرز الأمثلة على نجم وولف-رايت الذي اكتشفه العلماء حتى الآن، هو أحد أضخم وأكثر النجوم إشراقًا التي رُصد على الإطلاق. RMC 136 a1 أو R136 a1 يقع على بعد حوالي 163 ألف سنة ضوئية عن الأرض في منطقة غنية بالغبار الكوني، يقع في الجزء الفرعي لمجرة درب التبانة، التي يطلق عليها اسم سديم تارانتولا
يبلغ وزن هذا النجم حوالي 315 ضعف كتلة الشمس، ودرجة حرارته نحو 53 ألف درجة مئوية. أما قطره فكبير جدًا يبلغ نحو 48 مليون كيلومتر، بحيث يمكن أن يتسع لأكثر من 4 مليارات شمس.
ما يجعله مذهلاً حقًا هو حقيقة أنه يشع 9 مليون مرة أكثر من إشعاع نجمنا، وتنبعث منه طاقة في 5 ثوانٍ فقط أكثر من الطاقة التي تشعها الشمس طوال سنة كاملة.
إذا استبدل هذا النجم وولف-رايت بالشمس في نظامنا الشمسي، ستُدمّر الأرض خلال يوم واحد بسبب انبعاث طاقته، وسوف تصمد بقية الكواكب لأسبوع واحد فقط.
قُدر عمره بحوالي مليون سنة؛ أي أنه شاب بالنسبة لنجم مثل الشمس التي يبلغ عمرها 4.6 مليار سنة. يُقدر أن R136 a1 فقد حوالي 15٪ من كتلته الإجمالية، أو حوالي 50 كتلةً شمسيةً. لذا لن يمر وقت طويل حتى ينفجر هذا العملاق مشكلًا ثقبًا أسود.
حتى قبل نهايته، ما تزال كمية الوقت التي سيحتفظ فيها بتميزه، بصفته واحدًا من أكثر النجوم إشراقًا وأضخمها في الكون المرصود، غير معروفةً تمامًا. مثلما توضح ملاحظات تلسكوب جيمس ويب لـ WR 124 أن هناك العديد من هذه الفئة محكوم عليها بالفناء، لكنها لم تُلاحظ بالتفصيل بعد.
بينما يواصل علماء الفلك دراسة نجوم وولف-رايت، سوف تكشف ملاحظاتهم أيضًا المزيد حول كيفية نشر النجوم الأولى لأساسات بناء الجيل القادم من النجوم في أنحاء الكون كافةً، ما يسمح لهم بتجميع قصة حياة وموت النجوم التي تحدد الكون.
اقرأ أيضًا:
تلسكوب جيمس ويب يكتشف ضوءًا من كوكب بعيد يشبه الأرض
انفجار عظيم يهز الفضاء، وناسا تصفه بأنه «الأسطع على الإطلاق»
ترجمة: هاجر أُحگى
تدقيق: منال توفيق الضللي
