على عكس البشر ، تولد النجوم بكامل وزنها. يختلف وزن ولادة الإنسان بمقدار بضعة أرطال فقط ، ولكن وزن النجم يتراوح من أقل من عُشر إلى أكثر من 100 ضعف كتلة شمسنا. على الرغم من أن الفلكيين يعرفون أن النجوم تأتي في مجموعة متنوعة من الكتل ، إلا أنها لا تزال متعثرة عندما يتعلق الأمر بمعرفة ما إذا كان للنجوم حد وزن عند الولادة.
لقد اتخذ الفلكيون الآن خطوة مهمة نحو تحديد حد وزن للنجوم. باستخدام تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا ، أجرى علماء الفلك أول قياس مباشر داخل مجرتنا درب التبانة التي تقتصر النجوم على حجمها الكبير. من خلال دراسة الكتلة الأكثر كثافة للنجوم في مجرتنا ، مجموعة الأقواس ، قرر الفلكيون أن النجوم لا يتم إنشاؤها بأكثر من 150 ضعف كتلة شمسنا ، أو 150 كتلة شمسية.
تقرب هذه النتيجة الفلكيين من فهم عملية تكوين النجوم المعقدة وتعطي الأساس القوي حتى الآن لفكرة أن النجوم لها حد وزن. إن معرفة الحجم الكبير الذي يمكن أن يتكوّنه النجم قد يقدم دلائل مهمة حول كيفية صنع الكون للنجوم. النجوم الضخمة هي "المحرك والهزازات" للكون. إنهم يصنعون العديد من العناصر الأثقل في الكون ، والتي هي لبنات بناء النجوم والكواكب الجديدة. قد تكون النجوم الضخمة أيضًا مصدرًا لانفجارات أشعة جاما العملاقة ، والتي تغمر مجرة بالإشعاع.
قال الفلكي دونالد ف. معهد علوم تلسكوب الفضاء في بالتيمور ، ماريلاند: "تتوقع النظريات أنه كلما كانت الكتلة أكبر ، كلما كانت النجوم داخلها أكبر. نظرنا إلى واحدة من أكبر التكتلات في مجرتنا ووجدنا أن هناك قطعًا حادًا في حجم النجوم.
تتنبأ النظريات المعيارية بـ 20 إلى 30 نجمة في مجموعة الأقواس ذات كتل تتراوح بين 130 و 1000 كتلة شمسية. لكننا لم نجد شيئا. لو شكلوا ، لكنا رأيناهم. إذا كان التوقع عبارة عن نجمة واحدة أو نجمتين ولم نر أي منها ، فيمكننا أن ندعي أن نتيجتنا قد تكون بسبب أخطاء إحصائية.
يواصل Figer دراسات المتابعة لتحديد الحد الأعلى في مجموعات النجوم الأخرى لاختبار نتيجته. تتفق نتائجه مع الدراسات الإحصائية لمجموعات النجوم ذات الكتلة الأصغر في مجرتنا ومع ملاحظات مجموعة النجوم الضخمة المعروفة باسم R136 في جارتنا المجرية ، سحابة ماجلان الكبيرة. اكتشف الفلكيون في تلك المجموعة أن النجوم لم تخلق ما يزيد عن 150 كتلة شمسية.
كان الفلكيون غير متأكدين من الحجم الذي يمكن أن يصل إليه النجم قبل أن يتمكن من التماسك معًا وتفجير نفسه. حتى مع التقدم التكنولوجي ، لا يعرف الفلكيون ما يكفي عن تفاصيل عملية تكوين النجوم لتحديد حد الكتلة الأعلى للنجوم. ونتيجة لذلك ، توقعت النظريات أن النجوم يمكن أن تكون في أي مكان أكبر من شمسنا بأكثر من 100 إلى 1000 مرة. كان توقع حد وزن أقل للنجوم أسهل. الأجسام التي تقل عن عُشر كتلة شمسية ليست كبيرة بما يكفي للحفاظ على الاندماج النووي في قلوبها وتألق كنجوم.
كان هذا الاكتشاف صعبًا للغاية لدرجة أن فيجر أمضى سبع سنوات في الحيرة حول بيانات هابل. ونشرت النتائج في عدد 10 مارس من مجلة نيتشر.
وقال: "بمعرفة أن المطالبات غير العادية تتطلب دليلاً استثنائياً ، فقد خدشت رأسي لفترة طويلة محاولاً معرفة لماذا قد تكون النتيجة خاطئة".
استخدم فيجر كاميرا هابل القريبة من الأشعة تحت الحمراء ومقياس الطيف متعدد الأغراض لدراسة مئات النجوم التي تتراوح من 6 إلى 130 كتلة شمسية. (على الرغم من أن Figer لم يعثر على أي نجوم أكبر من 130 كتلة شمسية ، فقد حدد الحد الأعلى بـ 150 كتلة شمسية بشكل متحفظ). مركز المجرة ، مرتع لتكوين النجوم الضخم. في هذه المنطقة الوعرة ، تتصادم السحب الضخمة من الغاز لتكوين نجوم عملاقة.
كاميرا هابل بالأشعة تحت الحمراء مناسبة تمامًا لتحليل الأقواس لأنها تخترق النواة المغبرة لمجرتنا وتنتج صورًا حادة ، مما يسمح للتلسكوب برؤية النجوم الفردية في مجموعة معبأة بإحكام. قدر فيجر كتل النجوم من خلال قياس أعمار الكتلة وسطوع النجوم الفردية. كما تعاون مع فرانسيسكو ناجارو من معهد Estructura de la Materia في مدريد ، الذي أنتج نماذج مفصلة لتأكيد الكتل ، والوفرة الكيميائية ، وأعمار نجوم المجموعة.
يجب أن تستوفي الكتلة قائمة طويلة من متطلبات الفلكيين لاستخدامها لتحديد حد الكتلة الأعلى. يجب أن تكون الكتلة ضخمة بما يكفي ، حوالي 10000 كتلة شمسية ، لإنتاج نجوم كبيرة بما يكفي لاستكشاف الحد الأعلى. لا يمكن أن تكون المجموعة صغيرة جدًا أو قديمة جدًا. اختيار الكتلة القديمة؟ بعد 2.5 مليون سنة؟ يعني أن العديد من النجوم الشابة الضخمة قد انفجرت بالفعل على أنها مستعرات عظمى. في تجمع صغير جدًا؟ أقل من 2 مليون سنة؟ لا تزال العديد من النجوم محجوبة في غيوم غبار الولادة ، ولا يستطيع الفلكيون رؤيتها.
عامل مهم آخر هو مسافة المجموعة عن الأرض. يجب على الفلكيين معرفة مسافة الكتلة لتقدير سطوع نجومها بشكل موثوق ، وهو مكون رئيسي يستخدم لتقدير كتلة النجم. يجب أن تكون الكتلة أيضًا قريبة بما يكفي لرؤية النجوم الفردية. وقال فيجر إن مجموعة الأقواس هي الكتلة الوحيدة في المجرة التي تلبي جميع تلك المتطلبات.
يتفوق الأقواس تقريبًا على كل تجمع نجمي آخر في المجرة. مع كتلة تعادل أكثر من 10000 نجمة مثل شمسنا ، فإن كتلة الوحش أثقل بعشر مرات من مجموعات النجوم الشابة النموذجية ، مثل مجموعة Orion ، المنتشرة في جميع أنحاء درب التبانة. إذا كان حي المجرة لدينا مزدحمًا بالنجوم ، فإن أكثر من 100000 نجم ستملأ الفراغ بين شمسنا وأقرب جار لها ، النجم ألفا سنتوري ، على بعد 4.3 سنة ضوئية. يقدر علماء الفلك أن 1 فقط من كل 10 ملايين نجم في المجرة مشرقة مثل النجوم في مجموعة القوس. يزن ما لا يقل عن اثني عشر من نجوم الكتلة حوالي 100 مرة كتلة شمسنا.
يحذر فيجر من أن الحد الأعلى لا يستبعد وجود نجوم أكبر من 150 كتلة شمسية. مثل هذه النجوم الضخمة ، إن وجدت ، يمكن أن تكتسب الوزن من خلال الاندماج مع نجم ضخم آخر. على سبيل المثال ، نجم المسدس الشاب ، الذي يقع بالقرب من مركز المجرة لدينا ، أكبر من شمسنا بـ 150 إلى 250 مرة. ومع ذلك ، يبدو هذا النجم العملاق في غير مكانه لأنه يسكن في حي النجوم القديمة. قال فيجر إن إحدى الطرق لتفسير هذه المفارقة الواضحة هي أن المسدس يمكن أن يكون نجمًا "ولد من جديد" ، يتكون من اندماج نجمين. تفسيره ليس مجرد نظرية. لقد وجد الفلكيون نجومًا أقدم تم إعادة ولادتها من خلال عمليات الاندماج مع نجوم أخرى في مجموعات النجوم الكروية القديمة.
يمكن أن يكون المسدس أيضًا جزءًا من نظام نجم مزدوج يتنكر كنجم عملاق واحد. لم يتم الكشف عن النجمين لأنه لا يمكن حلهما حتى من خلال تلسكوب هابل.
كما يحذر علماء الفلك من أن أنظمة النجوم المزدوجة يمكن أن تشكل بعضًا من أضخم النجوم في مجموعة الأقواس. هذا يعني أن الحد الأعلى في الأقواس يمكن أن يكون أقل من 150 كتلة شمسية ، ولكن ليس أعلى.
تتمثل الخطوة التالية لـ Figer في تحديد المزيد من العناقيد لاختبار حد وزنه. العديد من التلسكوبات ، بما في ذلك تلسكوب سبيتزر ، كانت تبحث عن تجمعات النجوم الجديدة في درب التبانة. وقال فيغر في العامين الماضيين ، تضاعف عدد المجموعات المعروفة في مجرتنا من بضع مئات إلى 500. يتم تجميع العديد من العناقيد المكتشفة حديثًا في كتالوج مسح الميكرون لكل السماء (2MASS). حددت Figer بالفعل حوالي 130 من هذه المجموعات المكتشفة حديثًا كمرشحين محتملين للدراسة. وقد اعترفت وكالة ناسا بعمل Figer المهم بمنحه جائزة لمدة خمس سنوات للفيزياء الفلكية طويلة المدى ، والتي ستدعم مطاردته لأكبر النجوم في درب التبانة.
المصدر الأصلي: نشرة أخبار هابل
