علماء الفلك : اكتشاف نظاماً نجمياً فائق السرعة يحطم نماذج الفيزياء الحالية

على بعد آلاف السنين الضوئية وعلى أطراف مجرّة درب التبّانة، اكتشف العلماء نظاماً لم يُرى من قبل. فقد اكتشفوا نجماً ثنائياً (وهو عبارة عن نظام مكون من نجمين يدوران حول مركز كتلة مشترك) يدور بسرعة، إذ تنافس سرعته سرعة الإفلات من مجرّة درب التبّانة.
ماذا يعني ذلك؟ يعني وجود شيء ما يُكسب هذا النظام النجمي زخمه العالي. حتى الآن، تقترح أفضل التفسيرات المتوفرة لدينا، والتي تفسر فرط السرعة، وجود ثقوب سوداء ضخمة في مركز المجرّة. ولكن لا تفسر هذه النظرية حالة هذا النظام النجمي الثنائي، لأنه بعيد كل البعد عن أي ثقب أسود ضخم.
سُمي النظام (PB3877)، وهو يبعد حوالي 18,000 سنة ضوئية عن الأرض. ولا يُعّد أول نجم فائق السرعة، فقد سبق وأن حدد علماء الفلك أكثر من 20 نجماً فائق السرعة ضمن مجرتنا.
أحد هذه النجوم الفائقة هو النجم (US 708)، والذي تم التأكد من وجوده في العام 2005 منطلقاً بسرعة 745 ميلاً في الثانية عبر مجرّة درب التبّانة (أي حوالي 1198 كيلومتر في الثانية أو 2.7 مليون ميل في الساعة) – وهي سرعة كافية للإفلات من حقل الجاذبية الخاص بمجرّة درب التبّانة.
وقال يوجين ماجنير من جامعة هاواي (University of Hawaii)، وهو أحد الباحثين الذين اكتشفوا النجم (US 708) "بهذه السرعة يمكنك السفر من الأرض إلى القمر خلال خمسة دقائق". ومن المتوقع أن يغادر هذا النجم مجرّة درب التبّانة خلال 25 مليون سنة.
ولكن كانت جميع النجوم الفائقة التي اكتشفناها حتى هذه اللحظة عبارة عن نجوم مفردة، وهذه هي المرة الأولى التي نعثر فيها على نظام نجمي ثنائي يدور بمثل هذه السرعة الفائقة.
ويقول أولريش هيبر من جامعة فريدريك الكسندر (Friedrich Alexander University) في ألمانيا،وهو أحد الباحثين الذين يقفون وراء هذا الاكتشاف "لقد قمنا بدراسة النجوم الفائقة السرعة منذ العام 2005" وأضاف "ومنذ ذلك الحين عثرنا على أكثر من عشرين نجماً فائقاً، ولكن كانت جميعها مفردة، فلم تمتلك أي منها رفيقاً يمكن ملاحظته بواسطة طيفها".
وإن ما يجعل النجم (PB3877) مميزاً هو وجوده على مشارف مجرّة درب التباّنة. فقد كانت جميع النجوم الفائقة التي عُثر عليها قريبة نسبياً من الثقب الأسود الموجود في مركز مجرتنا. وقد تم الاعتماد على هذا المبدأ الفيزيائي في تفسير معدلات تسارعها الهائلة.
أما الآن، فقد وجدنا ما يجعل تلك النظرية عاجزة عن تفسير تلك السرع الفائقة.
حدد الباحثون النجم (PB3877) للمرة الأولى باستخدام بيانات برنامج المسح الفضائي سلون ديجيتال سكاي سيورفي (Sloan Digital Sky-Survey) أو (SDSS) في عام 2011. واعتقدوا في ذلك الوقت أنه عبارة عن نجم مفرد. ولكن بفضل عمليات الرصد الحديثة التي يوفرها تلسكوب كيك 2 (Keck II) ذو العشرة أمتار الواقع في هاواي، وتلسكوب فيري لارج (Very Large Telescope) في تشيلي، تمكّن الفريق الألماني من تأكيد كونه نظاماً ثنائياً فائق السرعة.
ويبدو أن النظام يتكون من نجم ساخن جداً، يفوق سخونة الشمس بخمسة مرات، وآخر أبرد بـ1000 درجة من شمسنا.
وأوضح عالم الفلك توماس كوبفر من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (California Institute of Technology) "عندما ألقينا نظرة على البيانات الجديدة، وجدنا خطوط امتصاص ضعيفة لا يمكن أن تأتي من نجم ساخن" وأضاف "لقد أظهر النجم الآخر في هذا النظام سرعة إشعاعية عالية، تماماً كالنجم الأول. وبالتالي يشكل النجمان نظاماً ثنائياً، وهو أول نظام نجمي ثنائي فائق السرعة".
وقد تمكنوا ايضاً من تحديد مساره. فقد استبعدوا أن تكون نشأته من مركز مجرّة درب التبّانة. وهذا يعني إنه لا يُعجل بفعل تأثير ثقب أسود ضخم.
وتقول إيفا زيغرر، وهي أحد أعضاء الفريق البحثي "من أجل الحسابات التي نُجريها يمكننا استبعاد مركز المجرّة كمكان لمنشأ هذا النظام لأن مساره لا يقترب من المركز". وأضافت "تم اقتراح آليات أخرى لتعجيل هذا النظام مثل التصادمات النجمية وانفجارات السوبر نوفا، ولكن جميعها تؤدي إلى الإخلال بهذا النظام النجمي الثنائي".
بدلاً من ذلك، يقترح الفريق أن تجمعاً من المادة المظلمة قد يحيط بالنجوم من هذا النوع بشكل "هالة" تبقيه مستقراً بهذه السرعة الهائلة في حافة المجرة. أو قد يكون النجم (PB3877) مجرد دخيل بين نجمي تشكّل في مجرة مجاورة ثم تسلل إلى مجرتنا. ولسنا متأكدين من احتمالية مغادرته مجرّة درب التبّانة.
وقال أندرياس أيرغانغ، وهو أحد الباحثين من مرصد دكتور كارل ريميس (Dr Karl Remeis-Observatory) في ألمانيا " لقد استخدمنا نماذج مختلفة لحساب احتمالية بقاء النجم ضمن مجرتنا. ولكنه سيبقى كذلك فقط في حال وقوعه ضمن مجرّة ضخمة" وأضاف " هذا ما يجعل النجم (PB3877) هدفاً مميزاً للتحري عن نموذج هالة المادة المظلمة".
نُشرت النتائج في مجلة أستروفيزيكال جورنال لترز (Astrophysical Journal Letters). وبحسب الفريق، فإن وجود نظام ثنائي من النجوم الفائقة يشكل خللاً في فهمنا الحالي للمادة المظلمة في مجرة درب التبّانة. على أحد منا إخبار ستيفن هوكينج ليُطلق مركبته الفضائية كي نحصل على صورة أوضح.