دراسة: نجوم قزمة بيضاء التهمت بقايا العوالم القديمة الشبيهة بالأرض

يبلغ عمر مجرة درب التبانة نحو 13.61 مليار سنة، وتُعد هذه المجرة القديمة موطناً لنظامنا الشمسي وما بين 100 إلى 400 مليار نجم لامع. ويُقدر عمر أصغر نظام نجمي فيها بنحو 500 مليون سنة فقط، لذلك فإن مجرة درب التبانة تُعد قديمة جداً مقارنة بالمجرات الأخرى، وكذلك الأمر بالنسبة لمليارات النجوم الموجودة فيها.

أقدم نجوم درب التبانة

اقترحت دراسة نُشرت مؤخراً في مجلة الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية أن أقدم نجم في مجرة درب التبانة هو نجم قزم أبيض خافت يبلغ عمره نحو 10.7 مليار سنة، ويسطع على بُعد 90 سنة ضوئية من الأرض تقريباً.

النجم القزم الأبيض هو المصير الحتمي لمعظم النجوم، بما في ذلك شمسنا؛ إنه نجم استهلك كل وقوده، وتخلّص من طبقاته الخارجية، ثم برد أخيراً وانكمش. عندما يصبح النجم أصغر وأكثر برودة، فإن الكواكب التي تدور حوله، مثل الأرض التي تدور حول الشمس، سوف تتزعزع وربما تتدمر، ثم يتراكم الحطام الآتي من هذه الكواكب تدريجياً على سطح النجم القزم الأبيض.

يقول العلماء إن النجم القزم الذي يُدعى (WDJ2147-4035) هو عبارة عن بقايا الكواكب المُصغرة التي ابتلعها وكانت تدور حوله مؤخراً ولم تندمج مع أي حطام كوكبي آخر.

في تفاصيل الدراسة، قام الفريق بنمذجة 2 من النجوم القزمة البيضاء غير العادية التي اكتشفها مرصد جايا الفضائي التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA). كلا النجمين مشوبان بالحطام الكوكبي، حيث يُظهر أحدهما لوناً أزرق غير عادي، بينما يُصدر الآخر لوناً أحمر باهتاً جداً.

قزم أبيض يبرد منذ 10.7 مليار سنة

استخدم الفريق البيانات الطيفية وبيانات القياسات الضوئية من مرصد جايا وعملية مسح الطاقة المظلمة وأداة "إكس شوتر" في المرصد الأوروبي الجنوبي لتحديد المدة التي ظل النجم الأحمر يبرد فيها. وقد وجد أن هذا النجم كان نجماً أحمر قديماً عمره 10.7 مليار عام، وقد قضى الآن 10.2 مليار سنة وهو يبرد كنجمٍ قزم أبيض.

ينطوي التحليل الطيفي على تحليل الضوء الصادر عن أحد النجوم عند أطوال موجية مختلفة، حيث يسمح ذلك لعلماء الفلك بتحديد أيّ من العناصر الموجودة في الغلاف الجوي للنجم تمتص ألواناً مختلفة من الضوء، ويساعد ذلك العلماء في تحديد ماهية العناصر الموجودة في الغلاف الجوي للنجم ومدى توافرها. حلل العلماء الطيف الضوئي الصادر عن نجم WDJ2147-4035 الأحمر/الأبيض، ووجدوا معادن مثل الصوديوم والليثيوم والبوتاسيوم متراكمة فيه، وربما كان الكربون موجوداً بينها أيضاً، ما يجعل من هذا النجم أقدم نجمٍ قزم أبيض ملوثٍ بالمعادن تم اكتشافه في مجرة درب التبانة وفقاً للدراسة.

يُدعى النجم الثاني (WDJ1922+0233)، ويصدر لوناً أزرق وهو أصغر عمراً قليلاً من نظيره الأحمر WDJ2147-4035، وكان مغطى بحطام كوكبي يشبه قشرة الأرض. وقد تمكن الفريق من خلال التحليل الطيفي تحديد أن اللون الأزرق لهذا النجم يرجع إلى مزيج غير عادي من الهيليوم والهيدروجين في الغلاف الجوي.

يقول المؤلف الرئيسي للدراسة وطالب الدكتوراة في قسم الفيزياء بجامعة ووريك، أبيغيل إلمز، في بيان: «تظهر هذه النجوم الملوثة بالمعادن أن الأرض ليست فريدة من نوعها، وأن هناك أنظمة كوكبية أخرى تتضمن أجساماً كوكبية مشابهة للأرض. ستتحول 97% من جميع النجوم إلى نجوم قزمة بيضاء في النهاية، وهي منتشرة في كل مكان في الكون، لذلك من المهم جداً فهمها، خصوصاً تلك النجوم الباردة جداً منها. لقد تشكلت النجوم القزمة البيضاء الباردة من أقدم النجوم في مجرتنا، لذلك يمكن أن توفر معلوماتٍ عن تشكل وتطور أنظمة الكواكب التي كانت تدور حول أقدم النجوم في مجرتنا».

يمكن أن تساعد البيانات الطيفية للنجوم علماء الفلك في تحديد مدى سرعة اندماج المعادن في باطن النجم، ما يسمح للعلماء بإلقاء نظرة على تاريخ النجم ومعرفة مدى وفرة كل من هذه المعادن في الجسم الكوكبي الأصلي.

ويضيف إلمز: «وجدنا أن أقدم البقايا النجمية في مجرة درب التبانة ملوثة بما كان يوماً ما كواكب شبيهة بالأرض. من المدهش أن نفترض أن ذلك حدث على مدى زمني يصل إلى 10 مليارات سنة، وأن تلك الكواكب اندثرت قبل أن تتشكل الأرض».