أول دليل على هطول أمطار إكليلية على نجم بارد؟
أمطار تاجية

المطر الإكليلي على الشمس مع الأرض متراكب على نطاق واسع. يمكن أن تحتوي الملاحظات الطيفية الجديدة عالية الدقة لتوهج نجم بعيد خافت باستخدام مكتشف الكواكب للمنطقة الصالحة للحياة في ولاية بنسلفانيا على أول دليل لظاهرة مماثلة على نجم قزم صغير فائق البرودة. الائتمان: ناسا / SDO

يمكن أن تحتوي ملاحظات التوهج النجمي البعيد على الدليل الأول للمطر الإكليلي على نجم قزم صغير وبارد.

تشير الملاحظات الطيفية عالية الدقة لتوهج نجمي على نجم صغير بارد إلى احتمال هطول أمطار إكليلية ، وهي ظاهرة لوحظت على شمسنا ولكن لم يتم تأكيدها بعد على نجم بهذا الحجم. تمت دراسة هذا النجم الخافت ، المعروف باسم BB 10 ، والذي يبلغ حجمه حوالي عُشر حجم الشمس وينتج أقل من 1٪ من طاقة الشمس ، باستخدام مكتشف كوكب المنطقة الصالحة للسكن في ولاية بنسلفانيا (HPF) في تلسكوب هوبي إيبرلي الكبير. (بمرآتها 10 م). سمحت هذه الملاحظات باستخدام مقياس الطيف HPF للباحثين بقياس تحول في الطول الموجي لبعض الخطوط الذرية من التوهج المتوافق مع الحرارة. بلازما تمطر مرة أخرى على سطح النجم وتشبه ملاحظات المطر الإكليلي من الشمس.

تتضمن الورقة التي تصف الملاحظات ، من قبل فريق بقيادة علماء ولاية بنسلفانيا ، تحليلًا متسلسلًا زمنيًا للتوهج ويمكن أن تساعد علماء الفلك على وضع قيود على الطاقة وتكرار مثل هذه الأحداث. تم نشر الورقة في مجلة الفيزياء الفلكية.

قال لاري رامزي: “كما يوحي الاسم ، تم تصميم مكتشف كوكب المنطقة الصالحة للسكن لاكتشاف الكواكب من خلال البحث عن التحولات في أطياف الضوء من النجوم القزمية M التي تنتج عن تأرجح النجم تحت جاذبية الكواكب التي تدور في مدارات”. ، أستاذ فخري لعلم الفلك والفيزياء الفلكية في ولاية بنسلفانيا ومؤلف الورقة. “لكننا علمنا منذ البداية أننا قد نتعلم المزيد عن النشاط النجمي من هذه الأطياف أكثر مما نعرفه عن الكواكب.”

يُصنف النجم على أنه “قزم فائق البرودة” – وهو قريب من الحجم كوكب المشتري—وهي من بين أصغر النجوم التي لا يزال بإمكانها دمج الهيدروجين في الهيليوم. لوحظ هذا من قبل HPF كجزء من عملياته العادية لصيد الكواكب ، لكن التحليل اللاحق كشف عن ارتفاع كبير في انبعاثات النجم بما يتوافق مع التوهج النجمي.

المطر التاجي Ultracool M-Dwarf Star

يشير الانزياح الأحمر في خطوط الهليوم إلى “المطر الإكليلي” على نجم قزم M شديد البرودة. لوحظ تدفق الانبعاث في الهيليوم ، مما يدل على مواقف الثلاثي ، وكذلك القمم. لا يمكن للنموذج الملائم لخطوط الهيليوم (الموضحة باللون الأزرق والأحمر والأرجواني) إعادة إنتاج فائض باتجاه الأطوال الموجية الحمراء (الخط الأحمر المنقط). الائتمان: شوبهام كانوديا ، ولاية بنسلفانيا

التوهجات هي ثورات بركانية مكثفة قصيرة العمر للطاقة على الأسطح النجمية. لا يعرف علماء الفلك سبب حدوثها بالضبط ، ولكن أفضل الفرضية الحالية هي أنه عندما تتمزق خطوط المجال المغناطيسي على الأسطح النجمية وتعيد الاتصال ، فإنها تطلق الكثير من الطاقة ، بعضها يتحول إلى طاقة حرارية تسرع الأيونات والإلكترونات على النجم. بسرعات قصوى. يندفع بعض الغاز بالقرب من الحدث نحو سطح النجم ويطلق البعض الآخر فوق التوهج.

قال شوبام كانوديا ، طالب الدراسات العليا في ولاية بنسلفانيا والمؤلف الرئيسي للورقة البحثية: “التوهجات النجمية شائعة على النجوم القزمة من طراز M”. “ولكن نظرًا للدقة العالية لمطياف HPF ، تمكنا من اكتشاف بعض الخصائص غير العادية في أطياف هذا التوهج.”

اكتشف HPF انبعاثًا من عدة ذرات كانت متحمسة لحالات طاقة عالية من خلال التوهج. على وجه الخصوص ، أظهرت خطوط الانبعاث من التحولات الذرية لذرات الهيليوم تحولًا طفيفًا نحو أطوال موجية أطول ، تُعرف باسم “الانزياح الأحمر”. يوضح هذا التحول أن الذرات المثارة التي بعثت هذا الضوء ، كانت تسقط باتجاه النجم بسرعة حوالي 70 كيلومترًا في الثانية.

قال كانوديا: “هذا التحول الأحمر في خطوط الهيليوم يدل على ظاهرة تسمى” المطر الإكليلي “، والتي لوحظت على الشمس لعقود عديدة”. يحدث المطر الإكليلي عندما يسقط بعض الغاز الناتج عن التوهج إلى سطح النجم. اقترحت بعض الدراسات السابقة إمكانية هطول أمطار إكليلية على النجوم M-dwarf ، ولكن إذا كان تفسيرنا صحيحًا ، فستكون هذه هي الملاحظة الكمية الأولى للمطر الإكليلي على قزم فائق البرودة وأول من يستخدم انبعاث الهيليوم كمؤشر. “

يمكن لرصد التوهجات والأمطار الإكليلية على الأقزام M أن تساعد علماء الفلك على فهم فيزياء النجوم بشكل أفضل.

قال رامزي: “يُعتقد أن التوهجات ناتجة عن اضطراب المجالات المغناطيسية ، لكن ليس لدينا حاليًا نموذج لكيفية إنشاء المجالات المغناطيسية على نجوم مثل BB 10”. “إنه لأمر مدهش أن نرى أوجه التشابه في تفاصيل النشاط بين النجوم مثل هذا وشمسنا. نأمل أن تساعد الملاحظات الإضافية مثل هذه في تقييد النماذج التي يمكن أن تبدأ في تفسير هذه الظاهرة “.

HPF ، الذي تم تصميمه وبناؤه في ولاية بنسلفانيا وتم تثبيته على تلسكوب Hobby-Eberly في مرصد ماكدونالد في تكساس ، هو واحد من عدد قليل من أجهزة الطيف الفلكي القريبة من الأشعة تحت الحمراء عالية الدقة القادرة على اكتشاف هذه الأنواع من الإشارات من صغيرة وباردة. النجوم.

قال سوفرات ماهاديفان ، أستاذ علم الفلك والفيزياء الفلكية في ولاية بنسلفانيا ، والباحث الرئيسي في HPF ، “من المهم أن نلاحظ أننا اكتشفنا التحول الأحمر في خطوط الهيليوم جنبًا إلى جنب مع خطوط الانبعاث الأخرى التي تشير إلى أنها مرتبطة بالوهج”. مؤلف الورقة. “نحن نعلم أن التركيب المغناطيسي لهذه النجوم يمكن أن يكون مختلفًا تمامًا عن النجوم مثل شمسنا ، لذا فإن رؤية هذا النشاط المماثل أمر مثير ونأمل أن يؤدي إلى فهم أفضل للمغناطيسية والنشاط النجمي.”

المرجع: “التحليل الطيفي عالي الدقة للأشعة تحت الحمراء القريبة من توهج حول قزم فائق البرودة BB 10” بقلم شوبهام كانوديا ، لورانس دبليو رامزي ، ماريسا ماني ، سوفرات ماهاديفان ، كاليب آي كاناس ، جو بي نينان ، أندرو جيه مونسون ، آدم كوالسكي ، ماكسيموس سي.جوماس ، جودموندور ستيفانسون ، تشاد إف بندر ، ويليام دي كوكران ، سكوت إيه ديدامز ، كونور فريدريك ، صامويل ب. . Odewahn ، Paul Robertson ، Arpita Roy ، Christian Schwab ، Ryan C. Terrien ، Accepted ، مجلة الفيزياء الفلكية.
arXiv: 2111.14647

بالإضافة إلى رامزي ، كانوديا ، وماهاديفان ، يضم فريق البحث ماريسا ماني ، وكالب كانياس ، وجو بي نينان ، وأندرو مونسون ، وآدم إف كوالسكي ، وماكسيموس سي.جوماس ، وجودموندور ستيفانسون ، وتشاد إف بندر ، وويليام دي كوكران ، سكوت أ. ديدامز ، كونور فريدريك ، صامويل هالفرسون ، فريد هيرتي ، ستيفن جانوفيكي ، أندرو جيه ميتكالف ، ستيفن سي.أوديوان ، بول روبرتسون ، أربيتا روي ، كريستيان شواب ، وريان سي تيرين.

تم إجراء الحسابات الخاصة بهذا البحث على البنية التحتية الإلكترونية المتقدمة لمعهد ولاية بنسلفانيا للحسابات وعلوم البيانات (ICDS-ACI) ، بما في ذلك مجموعة CyberLAMP التي تدعمها مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية. يتم دعم مركز الكواكب الخارجية والعوالم الصالحة للسكن من قبل ولاية بنسلفانيا وكلية إبيرلي للعلوم واتحاد منحة الفضاء في بنسلفانيا.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.