غريب ولكنه حقيقي: الأقزام البيضاء تنكمش كلما ازدادت كتلتها

نَشر فيدانت شاندرا Vedant Chandra وعدد من زُملائه في جامعة جونز هوبكنز في بالتيمور ورقةً بحثيةً، تؤكد أنَّ الأقزام البيضاء –وهي النواة المجردة من النجوم الميتة- تنكمش كلما أكتستب كتلةً. ورجوعًا إلى الثلاثينات من القرن الماضي، توقع الفيزيائيون أنّ تتصرف النجوم الميتة هكذا، وهذا بسبب وجود مواد غريبة في هذه النجوم، تسمى بغاز الإلكترون المنحل «degenerate electron gas».

تجنبًا من الإنهيار على نفسه، يخلق القزم الأبيض ضغطًا قويًا نحو الخارج.

فكلما كسب القزم الأبيض كتلةً، يتوجب عليه أنّ يضغط إلكتروناته بشكل أكثر إحكامًا لتكوين هذا الضغط الخارجي مانعًا إياه من الإنهيار. لقد رصد علماء الفلك هذا النمط الحجمي لدى عدد من الأقزام البيضاء، لكن البيانات تؤكد إنَّ القاعدة هذه تصمد لدى طيف هائل من كُتل الأقزام البيضاء.

يقول المؤلف المشارك في الورقة البحثية هسيانج تشيه هوانج Hsiang-Chih Hwang: «فهمّ كَيفيّة تَقلُّص الأقزام البيضاء بإكتسابها كتلةً إضافيّةً قد يُساعد العلماء في تَطوّير فِهمَّنا عن كيفية موت النجوم في الحالة 1a من المستعر الأعظم (وهو الذي يَحدث في نظام نَجميّ ثُنائيّ ولا ينتج عنه انبعاثات من غاز الهايدروجين)، ويُعتقد أنَّ هذه المستعرات تَحدث بعد أنّ يتضخم وينضغط القزم الأبيض لحد الإنفجار، لكن سببه غامض لحد الآن».

كَيفيّة رصد الأقزام البيضاء

لقد قام الفريق البحثي بفحص ما يزيد عن 3,000 قزمًا أبيضًا، باستخدام مرصد أباتشي بوينت في نيو ميكسيكو بالإضافة إلى مرصد غايا الفضائي التابع لوكالة الفضاء الأوربية.

يقول شاندرا Chandra، وهو طالب جامعي يدرس الفيزياء والفلك: «إذا كُنتَ تعرف مدى بُعد النجم، ومدى سطوعه، فبإمكانك الحصول على قياس جيد لنصف قطره». لقد ثَبُّتَ صعوبة حساب كتلة القزم الأبيض، ولكن لماذا؟ حسنًا، فالسبب يعود إلى طريقة الحساب نفسها، فيحتاج علماء الفلك إلى رصد تجاذب نجمي مع نجم أخر من أجل الحصول على كتلته، لكن العديد من الأقزام البيضاء تعيش وحيدة.

وبسبب ذلك ركز الباحثون على لون الضوء المنبعث منه، فالجاذبيّة لنجمٍ ما قادرة على تحويل اللون المنبعث من النجوم إلى اللون الأحمر، أو ما يسمى بال «gravitational redshift» أو انزياح أحمر جذبوي. فعندما يمر الضوء من تشوه زمكاني كبير -أيّ مجال جاذبي قوي- كالذي حول قزم أبيض كثيف، فيمتد طوله الموجي. فكلما زاد القزم الأبيض ضَخَامةً، زاد طول ضوءهِ وإحمراره. لذلك فكلما زاد كتلة القزم الأبيض، زاد التمدد في طوله الموجي.

حجم الأقزام البيضاء التي تمتلك حوالي نصف كتلة الشمس أكبر بما يقارب 1.75 مرة من الأرض. أما حجم الأقزام البيضاء التي تمتلك كتلةً أكبر بقليل من الشمس فيكون حوالي ثلاث أرباع عرض الأرض.

تقول أليخاندرا روميرو Alejandra Romeroوهي عالمة فيزياء فلكية تعمل في الجامعة الفيدرالية في ريو غراندي دو سول Rio Grande do Sulفي البرازيل: «إنه لمن المطمئن رؤية الأقزام البيضاء تتبع هذا الاتجاه والنمط المتوقع عند اكتسابها كُتلةً أكبر»، كما وقد تساعد دراسة المزيد من الأقزام البيض في فهم وتأكيد بعض النقاط لعلاقة الوزن والحجم هذه، فتضيف روميريو: «فعلى سبيل المثال، تتنبأ النَّظرِيَّة بأنَّهُ كلما ازدادت حرارة القزم الأبيض، ازدادَ انتفاخًا مقارنةً بنجومٍ أبرد بنفس الكُتلة».

المصادر: 1