ما هي نجوم سوبر فيلوسيتي؟
النجم الهارب، النجم الهارب، هو الذي يتحرك بشكل شاذ
الحركة الصحيحة لمثل هذا النجم غالبا ما تكونيُشار إليه على وجه التحديد فيما يتعلق برابطة النجوم، التي كان عليها أن تصبح عضوًا فيها ذات مرة قبل طردها منها. شمسنا هي مجرد واحدة من 400 مليار نجم في مجرتنا، درب التبانة.
تدور المجرة ببطء لتشكل واحدةدوران أكثر من 250 مليون سنة. تواكب معظم النجوم في درب التبانة دورانها البطيء: فالشمس، على سبيل المثال، تبلغ سرعتها 19.4 كم/ثانية مقارنة بالنجوم الأخرى. ولكن هناك أيضًا "نجوم هاربة" في المجرة: تصل سرعتها مقارنة بالنجوم الأخرى إلى 200 كيلومتر في الثانية.
حوالي 10-30٪ من نجوم الفئة الطيفية O و5-10٪جميع النجوم من النوع الطيفي B لها سرعات ذات ترتيب مماثل. جميعهم من سكان المجرة الصغار نسبيًا - يصل عمرهم إلى 50 مليون سنة ، وخلال هذا الوقت يسافرون مسافات قصيرة نسبيًا في الفضاء - من مئات الفرسخ إلى عدة كيلومترات فرسخ ، لذلك يبدو أحيانًا أنه من الممكن تحديد المجموعة التي هم فيها ولدوا.
النجوم الجامحة وصدمة القوس
تنتج بعض النجوم الهاربة قوسًاموجة صدمية من مادة مضغوطة، تشبه إلى حد كبير الموجة الرأسية حول قارب يطفو على الماء. هذه الموجة لها نفس الطبيعة الفيزيائية لموجة الصدمة التي تحدثها طائرة مقاتلة في الهواء.
عندما يتحرك نجم هارب بسرعة عاليةمن خلال الوسط بين النجمي (خليط رقيق جدًا من الغاز والغبار) بسرعات تفوق سرعة الصوت، تصبح المادة بين النجوم مرئية على شكل موجة صدمية قوسية.
مصطلح "السرعة الأسرع من الصوت" يعني ذلكسرعة الجسم المتحرك أعلى من سرعة الصوت في البيئة. وبينما تبلغ هذه السرعة في الطبقة السفلية من الغلاف الجوي للأرض حوالي 330 م/ث، تبلغ قيمتها حوالي 10 كم/ث في الفضاء البينجمي الفارغ تقريبًا.
وهكذا ، فإن الكشف عن موجة صدمة القوسحول نجم OB يعني أنه يسافر بسرعة تفوق سرعة الصوت ، وبالتالي يمكن تحديده بشكل موثوق به على أنه نجم هارب ، حتى لو لم يتم قياس سرعته بشكل مباشر.
صور تلسكوب هابل الفضائي للنجوم الجامحة بين أكتوبر 2005 ويوليو 2006. المصدر: ناسا
خصائص النجوم
وعلى مسافة 750 قطعة من الشمس، هناك 56 منها معروفةالنجوم الهاربة. ولا تختلف هذه النجوم تقريبًا عن بقية النجوم الموجودة في القرص المكون للمجرة في جميع بارامتراتها، باستثناء سرعتها المكانية العالية. أربعة نجوم من هذه المجموعة لها كتلة أكبر من 25 شمسية (بالنسبة لهم يتم تحديد الكتلة حسب نوع الطيف بدقة ليست عالية جدًا).
ويفترض الآن أن مثل هذه النجومتتشكل إما أثناء التطور الديناميكي للمجموعات والارتباطات التي ولدت فيها (السبب الأكثر ترجيحًا هو لقاء ثلاثي قريب)، أو نتيجة لتفكك نظام ثنائي أثناء انفجار سوبر نوفا، عندما يستقبل نجم متدفق الدافع الأولي من انفجار نجم مرافق.
بينما كلاهما ممكن من الناحية النظريةعادةً ما يميل علماء الفلك في الممارسة العملية إلى فرضية انفجار سوبر نوفا. استخدم R. Hoogerwerth وزملاؤه في مرصد ليدن في هولندا بيانات من القمر الصناعي هيباركوس لتتبع تحركات 56 نجمًا هاربًا عبر الزمن ووجدوا أدلة تدعم كلتا النظريتين.
تتبع المؤلفون حركة هذه النجوم في المجرةوبالنسبة لمعظمهم (بما في ذلك الأربعة الضخمة) ، وجدنا متى ومن أي ارتباط انطلقت هذه النجوم ، وكذلك أي من آليتي الطرد المحتملتين تعملان لكل نجم معين (تم طرد معظم النجوم أثناء الاضمحلال من الثنائيات).
على الأرجح، اكتسبت النجوم الأربعة الضخمة الهاربة سرعتها المكانية العالية نتيجة لانفجارات المستعرات الأعظم في الأنظمة الثنائية.
يقدم المؤلفون عدة حجج لصالح هذا الاستنتاج:
- هذه النجوم ضخمة جدًا.من أجل طردهم من الكتلة (الرابطة) ، كان عليهم الطيران بالقرب من النجوم ذات الكتلة الأقل بكثير. خلاف ذلك ، وفقًا لقانون الحفاظ على الزخم ، ستكون النجوم الأقل كتلة هي التي تم إلقاؤها خارج النظام. وهناك عدد قليل جدًا من هذه النجوم الضخمة - وهذه نتيجة مباشرة لقانون سالبيتر. تبين أن التحليق القريب للعديد من النجوم الضخمة حدث نادر للغاية ، مقارنة بالمواجهات الثلاثية النادرة إلى حد ما للنجوم منخفضة الكتلة.
- النجوم الضخمة تعيش فقط بضعة ملايينسنوات. تفرض هذه الحقيقة قيودًا إضافية على الحدث النادر الموصوف - يجب أن يكون للنهج وقت لحدوث قبل أن تنفجر النجوم الضخمة على شكل مستعرات أعظم.
- هذه النجوم تطير بسرعات عدة مراتأعلى من تشتت سرعات الجمعيات التي ولدوا فيها. هذه الحقيقة بحد ذاتها لا تتعارض مع أي شيء ؛ فبعد اقتراب قريب ناجح ، يمكن للنجوم أن تكتسب سرعات عالية بما فيه الكفاية. ومع ذلك ، يحدث هذا فقط في حالات نادرة ، حيث يكون متوسط قيمة السرعة المكتسبة في مثل هذه العمليات أقل بكثير. وهكذا ، مع وجود احتمال كبير جدًا ، كان كل من هذه النجوم الأربعة جزءًا من نظام ثنائي قريب جدًا إلى حد ما واكتسب سرعته المكانية الخاصة بعد تفككه بسبب انفجار مستعر أعظم.
إن تحديد نسبة الآليتين الأولى والثانية في تكوين النجوم الهاربة يفرض قيودًا قوية على نظريات تكوين العنقود والتطور النجمي.
أظهرت عمليات المحاكاة العددية التي أجريت في عام 2000 أن عدد النجوم الهاربة يمكن أن يساعد في تحديد، على سبيل المثال، عدد الأزواج الثنائية التي تولد في مجموعات.
تم قياس السرعات الشعاعية لواحد فقطثلث نجوم O-B في كتالوج Hipparcos. وفقًا للبيانات المتاحة ، يمكننا القول أن كلا الآليتين متكافئتان تقريبًا. مع زيادة عدد النجوم الجامحة التي سيتم تحديد سرعتها وموقعها في الفضاء ، سيكون من الممكن العثور على مجموعاتها الأم ، بالإضافة إلى عمرها وسرعاتها الأولية.
- هارب ستار α الزرافة
يقع النجم في كوكبة الزرافة وهو بعيد عنهاتبعد الأرض عنا أربعة آلاف سنة ضوئية. تتجاوز كتلتها كتلة الشمس بمقدار 25-30 مرة، وهي أكثر سخونة بخمس مرات من الشمس (درجة حرارتها 30 ألف درجة) وأكثر سطوعًا بـ 500 ألف مرة من الشمس.
النجم الهارب α الزرافة يخلق رأسًاموجة صدمية تنتقل بسرعة 60 كم/ث وتضغط على الوسط النجمي على طول طريقها. وتبعد موجة الرأس حوالي عشر سنوات ضوئية عن النجم نفسه.
يصدر النجم أيضًا رياحًا نجمية قوية.لقد اعتقد علماء الفلك منذ فترة طويلة أن الزرافة α قد تم قذفها من مجموعة قريبة من النجوم الشابة الساخنة بسبب تفاعلات الجاذبية مع أعضاء آخرين في المجموعة. ووفقا لفرضية أخرى، من الممكن أن يكون النجم قد اكتسب السرعة (بعد أن خرج من النظام الثنائي) نتيجة لانفجار نجم مرافق ضخم على شكل مستعر أعظم.
- هارب ستار ζ Ophiuchus
عندما يتحرك ζ Ophiuchis، فإنه يشكل موجة قوسية من المواد بين النجوم أمامه، ويمكن رؤيتها بوضوح في هذه الصورة الملونة بالأشعة تحت الحمراء التي التقطتها المركبة الفضائية WISE.
في الصورة بألوان صناعية ζ Ophiuchusيبدو مزرق. تقع بالقرب من مركز الصورة وتتحرك لأعلى بسرعة 24 كم / ث. كتلة النجم 20 ضعف كتلة الشمس. تهب رياح نجمية قوية أمام النجم ، تضغط وتسخن المادة البينجمية وتشكل صدمة القوس.
- هارب نجم AE العربة
AE Aurigae هو النجم اللامع الموجود أسفل يسار الوسط مباشرة في هذه الصورة الملونة لسديم IC 405، المعروف أيضًا باسم سديم النجم المشتعل.
متغير ساخن محاط بسحابة فضائيةنجم من النوع الطيفي O ، بإشعاعه النشط ، يجعل الهيدروجين ، الموجود على طول خيوط الغاز ، يتوهج. ينعكس الضوء الأزرق للنجم عن الغبار البينجمي. وُلد النجم AE Charioteer في سحابة مختلفة تمامًا يبرزها.
صورة الأشعة تحت الحمراء لموجة صدمة القوس (القوس الأصفر) التي أنشأها نجم الهروب ζ Ophiuchus في سحابة بين النجوم من الغبار والغاز
سجل السرعة
أحد أسرع النجوم هروبًا هو US 708.كوكبة الدب الأكبر. تم اكتشافه عام 1982 وأعيد اكتشافه عام 2005. لفترة طويلة كان يعتقد أنه، مثل الأشياء الأخرى من هذا النوع، تم إلقاؤه بواسطة ثقب أسود هائل من وسط المجرة.
سجل S5-HSV1 رقمًا قياسيًا جديدًا في الولايات المتحدة 708 في عام 2019في كوكبة كرين. تم اكتشاف الجسم في مسح التلسكوب الأنجلو-أسترالي. سرعتها 1.7 ألف كيلومتر في الثانية. إنه الآن النجم الوحيد الذي ثبتت فعاليته في السرعة الفائقة والذي يأتي من مركز مجرة درب التبانة.
كيف يمكن لـ Super Velocity Stars المساعدة؟
الآن يتم اكتشاف نجوم عالية السرعة في الهالة- ما وراء الجزء المرئي من المجرة. على النقيض من التجمعات النموذجية للنجوم الحمراء القديمة الباهتة في الضواحي، فإن هذه النجوم هي عمالقة شابة وساخنة وزرقاء.
يولد هؤلاء في وسط مجرة درب التبانة ، حيث تذهبتشكيل نجم نشط. ومع ذلك ، فإن مجال الجاذبية القوي للثقب الأسود الهائل يسحبهم بعيدًا عن الزوجين ويسرعهم إلى سرعة الهروب من المجرة. إنها مشرقة جدًا وبالتالي يسهل اكتشافها.
تسبب وجود هالة من العلماء في حدوث حالة شاذةسرعة دوران المناطق الخارجية للمجرة. لا يمكن تفسير ما إذا كانت هناك نجوم فقط. هناك حاجة إلى الكثير من الكتلة الزائدة. إنها تسمى المادة المظلمة لأننا لا نكتشفها بشكل مباشر.
ما هو شكل الهالة كروية او مفلطحة؟غير معروف ، لكن مسارات النجوم فائقة السرعة ستساعد في الإجابة على هذا السؤال. بتحليل هذه البيانات ، قدر البروفيسور آفي لوب من جامعة هارفارد وزملاؤه كتلة درب التبانة ، إلى جانب المادة المظلمة ، بنحو 1.2-1.9 تريليون ضعف كتلة الشمس.
قراءة المزيد
أكثر الأماكن عاصفة على وجه الأرض: لماذا يعتبر Drake Passage أخطر طريق إلى القطب الشمالي
صاغ علماء الفيزياء الفلكية أول تريليون من الثانية من الانفجار العظيم
ساعدت شركة Mars Express في معرفة مكان وكيفية اختفاء المياه من الكوكب الأحمر