فنان التوضيح زوج ثنائي قزم بني. اضغط للتكبير.
من أصعب المهام التي يواجهها علماء الفلك معرفة مدى ضخامة الأجسام البعيدة. ساعد تلسكوب هابل الفلكي الفلكيين على قياس كتلة زوج ثنائي من الأقزام البنية - النجوم الفاشلة - بينما يدوران حول بعضهما البعض. قزم واحد يساوي 55 مرة كتلة المشتري ، والآخر 35 مرة كتلة. يجب أن يكون كل منها 80 مرة كتلة المشتري قبل أن يكون لديه كتلة كافية لإشعال تفاعل الاندماج.
للمرة الأولى ، نجح علماء الفلك في وزن زوج ثنائي من الأقزام البنية وقياس أقطارهم بدقة. هذه الأنواع من القياسات الدقيقة غير ممكنة عند ملاحظة قزم بني واحد.
نظرًا لأن مداراتها تميل إلى حافة الأرض ، فإن الأقزام يمر أمام بعضها البعض ، مما يخلق الكسوف. هذا هو أول ثنائي ثنائي قزم بني تم اكتشافه على الإطلاق. يوفر الزوج فرصة غير عادية لتحديد كتل وأقطار الأقزام بدقة ، مما يوفر اختبارات حاسمة للنماذج النظرية.
القزم البني عبارة عن فئة وسيطة مفهومة قليلاً للأجرام السماوية وهي صغيرة جدًا بحيث لا يمكنها تحمل تفاعلات اندماج الهيدروجين ، مثل تلك التي تشغل الشمس. ومع ذلك ، فإن الأقزام البنية أكبر عشرات المرات من أكبر كوكب المشتري في النظام الشمسي ، وبالتالي فهي أكبر من أن تكون كوكبًا.
تم الإبلاغ عن اكتشاف الأقزام البنية المزدوجة والقياسات الحرجة اليوم في المجلة العلمية Nature بواسطة فريق من علماء الفلك: Jeff Valenti من معهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI) ، وروبرت Mathieu من جامعة Wisconsin-Madison ، و Keivan Stassun جامعة فاندربيلت.
قزم واحد هو كتلة المشتري 55 مرة ؛ والآخر هو 35 مرة أكثر من المشتري (مع هامش خطأ بنسبة 10 بالمائة). للتأهل كنجم وحرق الهيدروجين من خلال الاندماج النووي ، يجب أن تكون الأقزام أكبر 80 مرة من المشتري. للمقارنة ، الشمس أكبر 1000 مرة من المشتري.
يتفاجأ علماء الفلك باكتشاف أن القزم البني الأكثر ضخامة هو برودة الزوج ، على عكس جميع التوقعات حول الأقزام البنية من نفس العمر. يقول الباحثون إما أن الاثنين ليسا في نفس العمر وقد يتم القبض عليهما ، أو أن النماذج النظرية خاطئة.
يدور زوج القزم البني حول بعضهما البعض لدرجة أنهما يشبهان جسمًا واحدًا عند النظر إليه من الأرض. نظرًا لأن مدار مضمار السباق يكون على الحافة ، فإن الجسمين يمران بشكل دوري أمام بعضهما البعض أو الكسوف. تتسبب هذه الكسوف في حدوث انخفاضات منتظمة في سطوع الضوء المجمع القادم من كلا الجسمين. من خلال التوقيت الدقيق لهذه الغيبيات ، تمكن الفلكيون من تحديد مدارات الجسمين. باستخدام هذه المعلومات ، استخدم علماء الفلك قوانين الحركة لنيوتن لحساب كتلة القزمين.
بالإضافة إلى ذلك ، قام الفلكيون بحساب حجم الأقزام عن طريق قياس مدة الانخفاضات في منحنى الضوء الخاص بهم. نظرًا لأنها صغيرة جدًا ، فإن الأقزام كبيرة بشكل ملحوظ بالنسبة لكتلتها: تقريبًا نفس قطر الشمس. لأن هذا الزوج يقع في Orion Nebula ، وهي مشتل نجمي قريب مع نجوم أقل من 10 مليون سنة.
يشير تحليل الضوء القادم من زوج الأقزام إلى أن الأقزام لها صب أحمر. تتنبأ النماذج الحالية أيضًا بأن الأقزام البنية يجب أن يكون لها "طقس" - نطاقات وشرائط تشبه السحابة تشبه تلك المرئية على المشتري وزحل.
من خلال قياس الاختلافات في طيف الضوء القادم من الزوج ، حدد الفلكيون أيضًا درجات حرارة سطح الأقزام. تتوقع النظرية أن العضو الأكثر ضخامة في زوج من الأقزام البنية يجب أن يكون لديه درجة حرارة سطح أعلى. لكنهم وجدوا العكس تماما. أثقل درجة حرارة الاثنين تبلغ درجة حرارة 4.310 درجة فهرنهايت (2650 درجة كلفن) والأصغر ، 4562 درجة فهرنهايت (2790 درجة كلفن). يقارن هؤلاء بدرجة حرارة سطح الشمس 9،980 درجة فهرنهايت (5،800 درجة كلفن).
يقول ستاسون: "أحد التفسيرات المحتملة هو أن الجسمين لهما أصول وأعمار مختلفة". إذا كان هذا هو الحال ، فإنه يدعم إحدى نتائج الجهود الأخيرة لمحاكاة عملية تكوين النجوم. تتنبأ هذه المحاكاة بأن الأقزام البنية تنشأ بالقرب من بعضها البعض لدرجة أنها من المحتمل أن تعطل تكوين بعضها البعض.
تؤكد الملاحظات الجديدة التنبؤ النظري بأن الأقزام البنية تبدأ كأشياء بحجم النجم ، ولكنها تتقلص وتبرد وتصبح بحجم كوكب متزايد مع تقدمها في العمر. قبل ذلك الوقت ، كان القزم البني الوحيد الذي تم قياس كتلته مباشرة أكبر بكثير وأكثر قتامة.
يعتقد العديد من علماء الفلك أن الأقزام البنية قد تكون في الواقع المنتج الأكثر شيوعًا لعملية تكوين النجوم. لذا ، يمكن أن توفر المعلومات حول الأقزام البنية رؤى جديدة قيّمة في العمليات الديناميكية التي تنتج نجومًا من دوامات متداعية من الغبار والغاز بين النجوم.
نظرًا لأن الأقزام البنية القديمة أصغر حجمًا وأكثر قتامة من النجوم الحقيقية ، فقد سمحت التحسينات التي أدخلت على تكنولوجيا التلسكوب للفلكيين فقط بتصنيف مئات الأجسام الباهتة التي يعتقدون أنها قد تكون أقزام بنية. ولكن لاختيار الأقزام البنية من أنواع أخرى من الأجسام الباهتة ، يحتاجون إلى طريقة لتقدير كتلهم ، لأن الكتلة هي قدر النجوم والأجسام الشبيهة بالنجوم.
تم اقتراح وجود الأقزام البنية لأول مرة في الثمانينيات ، ولكن حتى عام 2000 تم اكتشاف قزم بني بشكل لا لبس فيه. في حين أن الأقزام البنية كانت أشياء افتراضية ، قام الفلكيون بتمييزها عن الكواكب بالطريقة التي تشكلت بها. تتشكل الأقزام والنجوم البنية بنفس الطريقة ، من سحابة منهارة من الغبار والغاز بين النجوم. تم بناء الكواكب من أقراص الغبار والغاز التي تحيط بالنجوم. بمجرد أن اكتشف علماء الفلك أول مرشح قزم بني ، أدركوا أنه من الصعب جدًا تمييز الأقزام عن الكواكب ، خاصة عندما يكون لديهم رفاق ممتازين. لذا فإن مجموعة متزايدة من علماء الفلك يفضلون تعريف الأقزام البنية كأجسام أكبر من 13 إلى 80 مرة أكبر من المشتري.
أجرى الباحثون الملاحظات باستخدام مجموعتين من التلسكوبات الموجودة في جبال الأنديز الشيلية ، على بعد حوالي 100 ميل شمال سانتياغو: نظام تلسكوب أبحاث الفتحات الصغيرة والمتوسطة (SMARTS) ، الذي يديره اتحاد يضم معهد علوم تلسكوب الفضاء وجامعة فاندربيلت. مرصد الجوزاء الدولي ، الذي تديره المؤسسة الوطنية للعلوم.
المصدر الأصلي: نشرة أخبار هابل
