اكتشاف نجمين يدوران حول بعضهما بشكل أسرع مما قد رأينا من قبل. على بعد 7800 سنة ضوئية من الأرض فقط، اكتشف العلماء نجمين يدوران حول بعضهما بسرعة تحطم السرعة القياسية. لذلك كلما اقترب مداراهما، يتوقع علماء الفلك أن يرصدوا الموجات الثقالية من هذين الزوجين في غضون عدة سنوات، عندما نستخدم أدوات أكثر حساسية.
لقد اعتدنا على الأشياء التي تحدث ببطء شديد في المقاييس الكونية، ولكن ثنائي الأقزام البيضاء هذا -الذي يسمى ZTF J1539+5027 أو اختصارًا J1539- لديه دورة مدارية تبلغ 6.91 دقيقة فقط، وهي أقصر فترة اكتشفت لثنائي نجمي على الإطلاق. ولتشبيه هذا المدار القريب، يمكن للنظام المزدوج هذا بأكمله أن يكون داخل محيط كوكب زحل.
الأقزام البيضاء هي نوع من النجوم الميتة، إذ إن كتلتها لا تزيد عن 10 أضعاف كتلة الشمس، وإذا كان النجم أكبر من ذلك، فإنه يتحول إلى نجم نيوتروني عندما يموت، جاعلةً منه نجمًا أكبر من جديد، لنحصل على ثقب أسود.
وهذا ما نعتقد بأنه سيحدث للشمس، فعندما ينفد الهيدروجين اللازم للاحتراق، ستتضخم الشمس لتصبح عملاقًا أحمر، مطلقةً الهيليوم والكربون حتى تنفد هذه العناصر أيضًا. بعد ذلك ستُسحق تلك الطبقات الخارجية، ويبقى ذلك اللب المتوهج الساطع مشكلًا القزم الأبيض الذي يُعتبر جثمان النجم الميت، فهو لم يعد يدمج أي شيء.
خضع النجمان في j1539 لهذه العملية بالفعل. الأول “النجم الأساسي” يراكم حوالي 60% من كتلة الشمس في مركزه الذي يقارب حجمه حجم الأرض، والآخر هو ” النجم الثانوي” كتلته أقل بكثير، حوالي 20% من كتلة الشمس، ولكنه أكبر من قرينه، لذلك هو أقل كثافةً.
إن الكثافة والكتلة الأقل تعني أيضًا سطوعًا أقل، لذلك عندما يتحرك النجم الثانوي بيننا وبين قرينه الأكثر سطوعًا، فإنه يحجبه تمامًا عن الرؤية – بالتالي يشكل الزوج في هذه الحالة كسوفًا. وهكذا اكتشف علماء الفلك هذا الزوج من البيانات الملتقطة من خلال الماسح التابع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا Zwicky Transient Facility ZTF في مرصد بالومار Palomar.
شرح الفيزيائي كيفن بيردج Kevin Burdge من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا قائلًا: «عندما يمر النجم الأقل سطوعًا أمام النجم الأكثر سطوعًا، فإنه يحجب معظم الضوء، ليعطينا سبع دقائق من الومضات التي نراها في بيانات الماسح ZTF».
ويعني أيضًا هذا التجاور المداري القريب أن كلا النجمين يطلقان فعلًا موجات الجاذبية إلى الفضاء، ولكن لا يمكننا اكتشاف هذه الموجات.
حتى الآن كانت موجات الجاذبية الوحيدة التي اكتشفناها في الدقائق الأخيرة من التصادم بين جرمين أضخم حجمًا – نجوم نيوترونية أو ثقوب سوداء. إلا أن الزوج النجمي هنا J1539 بالمقارنة يعتبر خفيفًا نسبيًا، وما زال بعيدًا عن النقطة التي ربما تؤدي إلى تصادم النجمين.
إلا أن النجمين يقتربان من بعضهما معظم الوقت، بمعدل حوالي 26 سم في اليوم، ما يعني بأنه سيكون هناك 130000 سنة أخرى أو أكثر لتصبح دورة المدار تستغرق خمس دقائق. وعند هذه النقطة، ستزداد تدريجيًا عملية انتقال الكتلة من النجم الثانوي إلى النجم الأولي.
من هنا يسلك هذا الثنائي النجمي أحد الطريقين، فإذا كانت الكتلة المنتقلة مستقرة، سينفصل النجمان قليلًا، مشكلين ما ندعوه نجم AM Canum Venaticorum Star، والذي فيه ينمو النجم الأساسي مكتسبًا المادة من قرينه.
أما إذا كانت المادة المتنقلة غير مستقرة، فمن المحتمل أن يندمج النجمان، مشكلين نوعًا نادرًا من النجوم يدعى R Coronae Borealis Variable، وهو جرم نابض يعتقد أن يكون شبيهًا منخفض الكتلة للمستعر الأعظم. سيكون ذلك مشهدًا رائعًا، إذا كان ما يزال البشر موجودين لرؤيته. فربما لا نكون موجودين لمشاهدة ما يؤدي إليه زوال مدار الزوج النجمي J1539، ولا يمكننا اكتشاف موجاته الثقالية بأدواتنا الحالية.
مع ذلك، يعتقد علماء الفلك بأن هوائي مقياس التداخل الفضائي الليزري Laser Interferometer Space Antenna (LISA) الخاضع للتطوير حاليًا، وكاشفات مستقبلية أخرى للموجات الثقالية ستغير ذلك.
لن يُطلق الكاشف LISA حتى عام 2034، لذا مايزال هناك وقت لتحديد مصادر محتملة أخرى للموجات الثقالية، ولكن الآن، يتوقع أن يكون الزوج النجمي J1539 أكبر إشارة في الكون التي سيكون الكاشف LISA قادرًا على كشفها.
وحاليًا، يمكن لهذا الثنائي أن يساعد على فهم ديناميكية هذه الأنظمة المتطرفة، وربما حتى تحديد ثنائيات أخرى في الكون الفسيح.
نشر هذا البحث في مجلة Nature.
اقرأ أيضًا:
صورة حقيقية مبهرة لنجمين يدمران بعضهما
ستضيء السماء نتيجة لتصادم نجمين عام 2022
ترجمة: فارس بلول
تدقيق: سلمى توفيق
