علماء يجمعون صور عالية الدقة لسطح نجم الشمال لأول مرة

في نظامنا الشمسي، تنتشر ستة تلسكوبات بيضاء اللون، متناثرة عبر أحد جبال الأرض الخضراء، تتطلع إلى الكون العميق. وكخلية واحدة متماسكة، تجمع الهياكل المقببة الضوء الكوني لتوجيه علماء الفلك المعاصرين الذين يستكشفون الفضاء ــ وبفضل هذه الخلية أصبح لدينا الآن منظور جديد رائع للضوء الذي وجه علماء الفلك في الماضي: نجم الشمال.

إن معرفتنا البصرية بنجم الشمال الحالي (بسبب تذبذب محور الأرض، ينتقل اللقب إلى نجوم مختلفة على مر العصور) عميقة. فقد صور الفنانون القدامى والجدد نجم الشمال وهو يتلألأ في لوحاتهم، كما صوره المصورون الفلكيون من ساحات منازلهم، ووجه العلماء أدواتهم إليه لعقود من الزمن. ولكن ما يميز هذه المشاهد الجديدة لنجم الشمال، بفضل مجموعة CHARA Array على جبل ويلسون في كاليفورنيا، يتعلق بالدقة. والشيء المميز في CHARA، كما ذكرنا، هو أن تلسكوباته تعمل جنبًا إلى جنب مع بعضها البعض. حيث يتم دمج بيانات الضوء في منشأة مركزية لتوفير صورة واحدة كاملة وواضحة لمصدر ما. الأمر وكأن مجموعة التلسكوبات العاملة السداسية تشكل تلسكوبًا نهائيًا واحدًا يبلغ قطره 330 مترًا (1083 قدمًا). وبسبب هذا، فإن دقة الصورة في المشروع – على وجه التحديد، الدقة الزاوية – ممتازة.

وقد اكتشف العلماء بعض السمات غير المعروفة سابقًا للنجم. وأبرزها وجود بقع واضحة على سطح النجم، تشبه إلى حد كبير البقع الشمسية التي نراها على الشمس بين الحين والآخر.

وقال جايل شايفر، مدير مجموعة CHARA، في بيان: "كشفت صور CHARA عن بقع كبيرة ساطعة ومظلمة على سطح بولاريس والتي تغيرت بمرور الوقت".

أحد الأسباب الرئيسية وراء مفاجأة هذا الاكتشاف هو أن النجم القطبي ليس نجمًا قديمًا. إنه نوع من النجوم المعروفة باسم النجوم المتغيرة القيفاوية، مما يعني أنه يسطع ويخفت بشكل دوري. النجم القطبي على وجه الخصوص يزداد سطوعًا ويخفت وفقًا لدورة مدتها أربعة أيام، ويحب العلماء تحديد النجوم القيفاوية بسبب سلوكها القابل للتنبؤ به للغاية. وذلك لأنه يسمح باستخدام هذه النجوم لقياس المسافة الكونية. في الأساس، يمكن لمراقبة التغير في سطوع النجم القيفاوي على مدار دورة واحدة أن يكشف عن سطوعه الحقيقي.

ذات صلة: نجم جديد نادر يشعل "نجمًا جديدًا" في السماء هذا العام. إليك كيفية رؤيته

وعلى النقيض من ذلك، فبدون نبضات دورية يمكن التنبؤ بها، لن يكون النجم موثوقًا به للغاية لمثل هذه القياسات. وعلى الرغم من خطر التبسيط، فقد يكون النجم الخافت، على سبيل المثال، بعيدًا أو صغيرًا فحسب – أو قد يكون خافتًا بشكل غريب لسبب آخر. أو قد يكون خافتًا بالصدفة أثناء الوقت الذي تم رصده فيه.

وبالعودة إلى تلك البقع، كما يقول فريق CHARA، فإن هذه الصور عالية الدقة لنجم بولاريس تمثل "اللمحة الأولى عن شكل سطح متغير قيفاوي". لذا، فإن العثور على بقع من تلك النظرة الأولى كان مثيرًا للاهتمام. لكن هذه البقع لم تكن النتيجة الوحيدة لتحليل الفريق.

على عكس شمسنا الوحيدة، لا يتجول نجم الشمال في الكون بمفرده. فهو يبلغ حجمه حوالي 46 ضعف حجم نجمنا المضيف ويقع على بعد أكثر من 400 سنة ضوئية منا، وهو جزء من نظام ثلاثي النجوم. وهو ببساطة الأكثر سطوعًا بين أشقائه. في الواقع، كان الهدف الأصلي من تحقيق CHARA حول نجم الشمال هو رسم خريطة لمدار النجم الذي يدور حول نجمنا الشمالي مرة كل 30 عامًا. إنه النجم الأقرب كثيرًا من الآخر، مما يجعل المسعى إنجازًا معقدًا. لا يطفو هذا النجم بالقرب من نجم الشمال فحسب، بل إن رفيقه خافت بشكل لا يصدق. لم يتم تأكيد وجوده حتى حوالي عام 2005، ويرجع الفضل في توثيقه إلى تلسكوب هابل الفضائي.

وقالت نانسي إيفانز، قائدة الفريق في مركز هارفارد وسميثسونيان للفيزياء الفلكية، والتي ساعدت أيضًا في تحديد هوية الرفيق، في البيان: "الفصل الصغير والتباين الكبير في السطوع بين النجمين يجعل من الصعب للغاية تحديد النظام الثنائي أثناء أقرب اقتراب لهما". ولهذا السبب، استخدم الفريق بعض أدوات علم الفلك الأخرى أيضًا، مثل مقياس التداخل المرقط في مرصد أباتشي بوينت في نيو مكسيكو.

كانت هذه المهمة ناجحة بالفعل، حيث ساعدت في تأكيد أشياء مثل حجم بولاريس واقترحت أن النجم قد يكون أضخم من الشمس بحوالي خمسة أضعاف – وهو أثقل مما كان يُعتقد سابقًا. هذا الاكتشاف مهم في حد ذاته لأنه، كما قال إيفانز لموقع ساينس نيوز، لم يتم تحديد كتلة سوى عدد قليل من النجوم القيفاوية. كما يطرح بعض الأسئلة المثيرة للاهتمام لاستكشافها في المستقبل. على سبيل المثال، كتب مؤلفو الدراسة: "تُظهر الكتلة جنبًا إلى جنب مع المسافة أن النجم القيفاوي أكثر إشراقًا مما كان متوقعًا لهذه الكتلة من المسارات التطورية".

ولكن يبدو أن طبيعة النجم القطبي المتقطعة قد استحوذت على الأضواء. ولنتأمل هنا كيف أن مناطق النجم التي تظهر عليها البقع ومعدل دوران النجم تشير إلى تغير في السرعة الشعاعية كل 120 يوماً ــ وهو ما يشير في الأساس إلى التغيرات في سرعة الجسم كما نراها على طول خط رؤية الراصد. وهذا يطرح لغزاً آخر.

وقال جون مونير، أستاذ علم الفلك بجامعة ميشيغان والمؤلف المشارك للدراسة، في البيان: "نخطط لمواصلة تصوير النجم القطبي في المستقبل. ونأمل أن نفهم بشكل أفضل الآلية التي تولد البقع على سطح النجم القطبي".

نُشرت الدراسة في 20 أغسطس في مجلة The Astrophysical Journal.

تابعونا على أخبار جوجل