دراسة جديدة تكشف عن رؤى عميقة حول بنية وتطور النجوم كيوبيد من خلال قياسات شعاعية دقيقة، وتقدم أساليب جديدة لدراسة الكون باستخدام التقنيات المتقدمة
"القيفاويات الكلاسيكية" هي نوع من النجوم النابضة التي يتغير سطوعها الظاهري بمعدل ثابت مع مرور الوقت. يمكن لهذه النبضات أن تساعد علماء الفلك على قياس مسافات شاسعة في الفضاء، لذا فإن كيوبيد هي "شموع قياسية" أساسية تساعدنا على فهم حجم ونطاق كوننا.
على الرغم من أهميتها، من الصعب دراسة القيفاويات. إن نبضاتها وتفاعلاتها المحتملة مع النجوم المرافقة تخلق أنماطًا معقدة يصعب قياسها بدقة. أدت الأدوات والأساليب المختلفة المستخدمة على مر السنين إلى بيانات غير متسقة، مما يجعل من الصعب علينا فهم هذه النجوم.
يقول ريتشارد أندرسون، عالم الفيزياء الفلكية في EPFL: "إن تتبع نبضات كيوبيد باستخدام قياسات السرعة عالية الجودة يمنحنا نظرة ثاقبة على بنية هذه النجوم وكيفية تطورها". "على وجه الخصوص، توفر قياسات سرعة التمدد والانكماش على طول خط البصر - المعروفة بالسرعة الشعاعية - نظيرًا حاسمًا لقياسات السطوع الدقيقة من الفضاء. ومع ذلك، هناك حاجة ملحة لسرعات شعاعية عالية الجودة لأنها جمعها مكلف وقليل من الأدوات يمكنها القيام بذلك."
قاد أندرسون فريقًا من العلماء الذين فعلوا ذلك من خلال مشروع VELOCE (سرعات كيوبيد)، وهو تعاون كبير جمع على مدار 12 عامًا أكثر من 18,000 قياسات دقيقة للغاية لـ 258 سرعة شعاعية كيوبيد باستخدام أجهزة قياس الطيف المتقدمة بين عامي 2010 و2022. "ستكون هذه البيانات بمثابة مرساة لربط ملاحظات القيفاويات من التلسكوبات المختلفة مع مرور الوقت على أمل تشجيع المزيد من البحث من قبل المجتمع."
ويستند فيلوس إلى ملاحظات من تلسكوب أويلر السويسري في تشيلي وتلسكوب مركاتور الفلمنكي في لا بالما. "من المهم أن نفهم طبيعة وفيزياء كيوبيد لأنها تزودنا بمعلومات حول كيفية تطور النجوم بشكل عام، ولأننا نعتمد عليها لتحديد المسافات ومعدل توسع الكون".
يقول طالب الدكتوراه جيوردانو فيفياني: "إن الدقة الرائعة والاستقرار طويل الأمد للقياسات أتاحت رؤى جديدة مثيرة للاهتمام حول وضع نبض كيوبيد". "تسبب النبضات تغيرات في السرعة الشعاعية تصل إلى 70 كيلومترًا في الثانية أو حوالي 250,000 ألف كيلومتر في الساعة. . قمنا بقياس هذه التغييرات بدقة نموذجية تبلغ 120 كم/ساعة (37 مترًا في الثانية)، وفي بعض الحالات حتى 7 كم/ساعة (2 متر في الثانية)، وهي سرعة مشي سريعة تقريبًا لشخص ما".
للحصول على مثل هذه القياسات الدقيقة، استخدم باحثو فيلوس جهازي قياس طيفي عالي الدقة يفصلان ويقيسان الأطوال الموجية في إشعاع AM: هيرميس في نصف الكرة الشمالي وكوريلي في النصف الجنوبي. خارج فيلوس، يشتهر كوريلي بإيجاد كواكب خارج المجموعة الشمسية ويعتبر هيرميس بمثابة العمود الفقري من الفيزياء الفلكية النجمية.
اكتشف كلا جهازي الطيف تغيرات طفيفة في ضوء كيوبيدات، مما يشير إلى تحركاتها. استخدم الباحثون تقنيات متقدمة لضمان استقرار ودقة قياساتهم، وتصحيح انحراف الأجهزة والتغيرات الجوية. يقول أندرسون: "إننا نقيس السرعات الشعاعية باستخدام تأثير دوبلر". "إنه نفس التأثير الذي تستخدمه الشرطة لقياس السرعة، وكذلك التأثير الذي تتعرف عليه من التغيير في النغمة عندما تقترب سيارة إسعاف أو تبتعد عنا."
تتبع ملاحظات فيلوس توسع وانكماش نجوم كيوبيد بدقة غير مسبوقة. على اليسار: الأطياف المرصودة لنموذج دلتا كاباديان في كاباوس مع تغير أطوالها الموجية بسبب النبضات. على اليمين: منحنى السرعة الشعاعية المقاس في فولوس، مع إظهار الحجم المتغير للنجمة (وليس مقياسًا) باستخدام رموز على شكل نجمة (التمدد إلى يسار الخط المتقطع، والانكماش إلى يمين الخط).
الائتمان: آر آي أندرسون (EPFL)
كشف مشروع فيلوس عن بعض التفاصيل الرائعة حول النجوم القيفاوية. على سبيل المثال، توفر بيانات فيلوس النظرة الأكثر تفصيلاً حتى الآن لسلسلة هيرتزسبرونج - وهو نمط في النبضات النجمية - والتي تُظهر تلالًا ذات ذروة مزدوجة لم تكن معروفة سابقًا وتوفر أدلة لفهم بنية كيوبيد بشكل أفضل مقارنة بالنماذج النظرية للنجوم النابضة.
وجد الفريق أن بعض القيفاويات تظهر تباينًا معقدًا في حركتها. وهذا يعني أن السرعة الشعاعية للنجم تختلف بطرق لا يمكن تفسيرها بأنماط نبض منتظمة بسيطة. بمعنى آخر، على الرغم من أننا نتوقع أن ينبض كيوبيد بإيقاع يمكن التنبؤ به، إلا أن بيانات فيلوس تكشف عن تغييرات إضافية غير متوقعة في هذه الحركات.
هذه التغييرات لا تتفق مع نماذج النبض النظرية المستخدمة تقليديا لوصف كيوبيد. يقول: "يترتب على ذلك أن هناك عمليات أكثر تعقيدًا تحدث في هذه النجوم، مثل التفاعلات بين طبقات مختلفة من النجم، أو إشارات نبض إضافية (غير شعاعية) قد تجعل من الممكن تحديد بنية نجوم كيوبيد باستخدام علم الزلازل الفلكية". طالبة ما بعد الدكتوراه هنريكا نيتزل. تم الإبلاغ عن الاكتشافات الأولى لمثل هذه الإشارات المستندة إلى الزغب في ورقة مصاحبة.
حددت الدراسة أيضًا 77 نجمًا سيفيديًا تشكل جزءًا من نظام ثنائي (نجمان يدوران حول بعضهما البعض) ووجدت 14 نجمًا محتملاً آخر. تصف ورقة مصاحبة هذه الأنظمة بالتفصيل، مما يزيد من فهمنا لكيفية تطور هذه النجوم وتفاعلها. يقول المؤلف الرئيسي شريعة شيتيا: "نرى أن ما يقرب من ثلث كيوبيد لديهم رفيق غير مرئي يمكن تحديد وجوده من خلال تأثير دوبلر".
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
