بصفتهم علماء آثار نجميين، اكتشف العلماء مغناطيسية متحجرة على نجوم ماتت منذ زمن طويل والمعروفة باسم “الأقزام البيضاء”. قد يساعد هذا الاكتشاف في تفسير كيفية تطور النجوم من مرحلة العملاق الأحمر “المنتفخ” إلى مرحلة القزم الأبيض المضغوط والمشتعل، وهي عملية ستمر بها شمسنا خلال حوالي 5 مليارات سنة.
قام الفريق الذي يقف وراء هذا البحث بربط النموذج النظري بملاحظات النجوم في مراحل مختلفة من تطورها، وربط الأدلة على وجود مجالات مغناطيسية على أسطحها الأقزام البيضاء للمغناطيسية المكتشفة في قلوب العمالقة الحمراء. يعتمد نموذج الفريق على فكرة أن المجالات المغناطيسية، التي تتشكل في وقت مبكر من حياة النجم، تستمر طوال جميع مراحلها اللاحقة، وتظهر أخيرًا على الأقزام البيضاء بعد مليارات السنين على شكل “حقول أحفورية”.
وقال لوكاس اينرامهوف، القائد المشارك للفريق من معهد العلوم والتكنولوجيا في النمسا (ISTA)، في تقرير له: “إن المجال المغناطيسي في النجم مهم لكيفية عمل النجم في الداخل ومدة حياته وتطوره”. إفادة. “بشكل عام، تميل الأقزام البيضاء الأقدم إلى أن تكون أكثر مغناطيسية من الأقزام البيضاء الأصغر سنًا.”
لفهم العلاقة بين العمالقة الحمراء والأقزام البيضاء، فكر في التطور النهائي لنجمنا، الشمس.
من العمالقة الحمراء إلى الأقزام البيضاء
وفي حوالي 5 مليارات سنة، ستكون الشمس قد استنفدت الهيدروجين الموجود في قلبها، ولن تعد قادرة على القيام بعملية الاندماج النووي التي تحول هذا العنصر إلى هيليوم. حيث أن هذه العملية هي المصدر الرئيسي للطاقة التي ينتجها الشمسوهذا يعني الضغط الخارجي الذي يمنع الشمس من الانهيار تحت ضغطها جاذبية يتوقف أيضا.
عندما ينهار قلب الشمس، فإن طبقاتها الخارجية، حيث لا يزال الاندماج النووي يحدث، سوف تنتفخ إلى حوالي 100 ضعف العرض الأصلي للشمس، وربما أكثر. هذه هي مرحلة العملاق الأحمر. النظام الشمسي، ويمكن رؤية الشمس تبتلع الكواكب الصخرية، بما في ذلك أرض، مباشرة إلى المدار المريخ.
ستكون مرحلة العملاق الأحمر للشمس قصيرة العمر نسبيًا، ومن المتوقع أن تستمر لمليار سنة فقط. ستبرد الطبقات الخارجية للنجم وتتفرق في نهاية المطاف، تاركة سديمًا من المواد النجمية السابقة يحيط بنواة الشمس، والتي ستصبح بعد ذلك بقايا نجمية باردة مكشوفة تسمى القزم الأبيض. وهذه هي المرحلة الأخيرة من حياة جميع النجوم ذات الكتلة المماثلة لكتلة الشمس.
في الآونة الأخيرة، قام علماء النجوم بدراسة الأجزاء الداخلية من العمالقة الحمراء باستخدام الزلازل النجمية تمامًا كما يستخدم علماء الزلازل هنا على الأرض الموجات الزلزالية و الزلازل للتحقيق في المناطق الداخلية من كوكبنا.
وقد كشف هذا عن وجود مجالات مغناطيسية في قلب العمالقة الحمراء، في حين يبدو أن الأقزام البيضاء لديها مجالات مغناطيسية على أسطحها. يعتقد أينرامهوف وزملاؤه أن نموذج المجال الأحفوري للمغناطيسية النجمية يربط هذه المجالات المغناطيسية في مرحلتين تطوريتين مختلفتين للنجوم، على الرغم من أن هذه النظرية لم تعد تحظى بشعبية لدى العلماء خلال السنوات الأخيرة.
وقال اينرامهوف: “نظرًا لأن القزم الأبيض هو النواة المكشوفة لعملاق أحمر قد تخلص من طبقاته الخارجية، فإن هذه الملاحظات المختلفة تدرس بشكل أساسي نفس المنطقة من الجزء الداخلي للنجم في مراحل تطورية مختلفة”. “إذا كان المجال المغناطيسي الذي لوحظ خلال مرحلة العملاق الأحمر هو نفسه الذي تطور ليتم ملاحظته على سطح القزم الأبيض، فيمكن لنظرية المجال الأحفوري أن تشرح الملاحظات وتربطها.”
ويفترض هو وفريقه أنه بعد مرحلة العملاق الأحمر، فإن تساقط الطبقات الخارجية للنجم سيترك خصائص مميزة على سطح بقايا القزم الأبيض. أحد العناصر الأساسية لذلك هو مدى امتداد المغناطيسية الموجودة في قلب العملاق الأحمر.
وأوضح أينرامهوف: “لربط المجالات المغناطيسية المرصودة على سطح الأقزام البيضاء الأقدم مع تلك الموجودة في قلب أسلافها العملاقة الحمراء، يجب ممغنطة جزء أكبر من النجم”. “ومع ذلك، هذا لا يعني أن النجوم ممغنطة بقوة أكبر، ولكن يعني أن المجالات المغناطيسية يجب أن تصل بالفعل إلى جزء أكبر من قلبها.”
وحدد الفريق أيضًا كيفية تأثير تطور النجم على شكل مجاله المغناطيسي، ووجد أنه بدلاً من أن يتمركز في نقطة واحدة، فإنه يشكل بنية مجزأة مثل سطح كرة السلة، والتي تكون أقوى بالقرب من السطح مما هي عليه في القلب.
كل هذا يمكن أن يعطي العلماء فكرة أفضل عما يخبئه المستقبل للشمس وكذلك الحالة العامة لنجمنا في أعماق سطحه.
وقال اينرامهوف: “ما زلنا لا نعرف ما إذا كان قلب الشمس مغناطيسيا. وعلى الرغم من أنه نجمنا، إلا أننا عمليا غافلون عما يحدث في مركزها”. “تفترض التوقعات الحالية أن قلب الشمس ليس مغناطيسيًا. ولكن إذا تبين أن الأمر كذلك، فإن هذه المعلومات ستغير كل ما نعرفه وجميع النماذج التي بنينا عليها عملنا. ونظرًا لقلة ما نعرفه في هذه المرحلة، يشير عملنا إلى أن النجوم كلها مغناطيسية على الأرجح. لكننا لا نستطيع دائمًا اكتشاف هذه المغناطيسية.”
باتباع قيادة الفريق، قد يكتشف العلماء أيضًا أن نجمنا البالغ من العمر 4.6 مليار سنة لديه وقت أطول قليلاً ليعيش مما هو محسوب حاليًا.
وقال اينرامهوف: “إذا تمكنت الشمس بطريقة ما من جلب الهيدروجين من طبقاتها الخارجية إلى قلبها، فستكون قادرة على العيش لفترة أطول. وإحدى الطرق للقيام بذلك ستكون من خلال المجالات المغناطيسية القوية”. “ومع ذلك، فإن المجالات المغناطيسية قد تؤدي أيضًا إلى نتيجة مختلفة تمامًا.”
تم نشر بحث الفريق في 14 أبريل في المجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية.
