النجوم الميتة ليست ميتة على كل حال: القوة الخفية التي تضخم الأقزام البيضاء

توجد الأقزام البيضاء في كثير من الأحيان في الأنظمة الثنائية، حيث يدور نجمان حول بعضهما البعض. معظم هذه الأزواج قديمة للغاية بالنسبة للمقاييس الزمنية المجرية وقد بردت إلى درجات حرارة قريبة من 4000 درجة كلفن. ومع ذلك، فقد كشفت الملاحظات الأخيرة عن مجموعة من الثنائيات ذات الفترة القصيرة التي تكمل فيها النجوم مدارها في أقل من ساعة. هذه الأزواج سريعة الحركة لا تتطابق مع التوقعات المحددة، حيث يبدو أن العديد منها يبلغ حجمها ضعف الحجم المتوقع تقريبًا وتتراوح درجات حرارتها بين 10000 و30000 درجة كلفن.

التحقيق في دور التدفئة المد والجزر

أدى هذا السلوك غير المتوقع إلى قيام فريق بحثي برئاسة لوسي أوليفيا ماكنيل من جامعة كيوتو بدراسة تأثير قوى المد والجزر في هذه الأنظمة. كثيرًا ما يؤدي المد والجزر إلى تشويه الأجسام التي تشترك في مدارات قريبة، مما يؤثر على كيفية تطور تلك المدارات بمرور الوقت.

“Tidal heating has had some success in explaining temperatures of Hot Jupiters and their orbital properties with their host stars. So we wondered: to what extent can tidal heating explain the temperatures of white dwarfs in short period binaries?” يسأل ماكنيل.

لاستكشاف هذا السؤال، طور الباحثون نموذجًا نظريًا مصممًا لتقدير مقدار تسخين الأقزام البيضاء في الثنائيات قصيرة المدة. تم تصميم النموذج ليكون قابلاً للتطبيق على نطاق واسع، مما يجعل من الممكن تقدير تاريخ درجة الحرارة والتغيرات المدارية المستقبلية للأقزام البيضاء في هذه الأنظمة.

قوى المد والجزر تعيد تشكيل تطور القزم الأبيض

وأظهر تحليل الفريق أن تفاعلات المد والجزر يمكن أن تلعب دورا رئيسيا في كيفية تطور هذه النجوم. على وجه الخصوص، يمكن لسحب الجاذبية من قزم أبيض أصغر أن يرفع الحرارة الداخلية داخل رفيق أكبر ولكن أقل ضخامة. تتسبب هذه الحرارة المضافة في تمدد النجم وتدفع درجة حرارة سطحه إلى 10000 درجة كلفن على الأقل.

وبسبب هذا التوسع، يقترح الباحثون أن الأقزام البيضاء من المحتمل أن يكون حجمها ضعف الحجم الذي تنبأت به النظرية القياسية عند النقطة التي تبدأ فيها بتبادل المواد، وهي مرحلة تعرف باسم النقل الجماعي. ونتيجة لذلك، قد تبدأ هذه الأزواج القصيرة في التفاعل في فترات مدارية أطول بثلاث مرات مما كان يعتقده العلماء سابقًا.

“We expected tidal heating would increase the temperatures of these white dwarfs, but we were surprised to see how much the orbital period reduces for the oldest white dwarfs when their Roche lobes come into contact,” يقول ماكنيل.

الآثار المترتبة على الانفجارات النجمية والبحوث المستقبلية

سوف تتفاعل الأقزام البيضاء الموجودة في مدارات ضيقة للغاية في النهاية وتنبعث منها إشعاعات الجاذبية. تعتبر الأنظمة من هذا النوع أصولًا محتملة للمستعرات الأعظمية من النوع Ia والمتغيرات الكارثية، وهما حدثان كونيان مثيران وهامان علميًا.

وبالنظر إلى المستقبل، يهدف الفريق إلى تطبيق نموذجهم على الأنظمة الثنائية المصنوعة من الأقزام البيضاء المكونة من الكربون والأكسجين. هدفهم هو فهم أفضل للمسارات المحتملة التي تؤدي إلى انفجارات من النوع Ia، خاصة ما إذا كانت التنبؤات الواقعية لدرجة الحرارة تدعم سيناريو الانحطاط المزدوج (الاندماج).