يشرح علماء الفيزياء الفلكية “التناقض الكيميائي” في نظام النجوم الثنائية

يقع نظام HD 81809 على بعد حوالي 112 سنة ضوئية من الأرض ويتكون من نجمين من النوع الشمسي. ونظرًا لأن مكونات النظام الثنائي تتشكل عادةً من نفس سحابة الغاز والغبار، فمن المتوقع أن تكون أعمارها وتركيباتها الكيميائية متطابقة تقريبًا. أظهرت الملاحظات الأخيرة للنظام أن أحد النجوم، HD 81809A، يحتوي على عدد قليل من العناصر الثقيلة، لكن رفيقه HD 81809B، على العكس من ذلك، يحتوي على كميات شمسية تقريبًا من المعادن. ويصل الفرق في وفرة الحديد إلى 0.57 قيمة عشرية، وهو مبلغ كبير للغاية لا يمكن تفسيره بالعمليات العادية لتطور النجوم. للوصول إلى الجزء السفلي من هذا الشذوذ، قام نونو مويداس من الجامعة التقنية في الدنمارك وماريا بيا دي ماورو من المعهد الوطني الإيطالي للفيزياء الفلكية بوضع نموذج لتطور HD 81809B باستخدام MESA، وهو برنامج يستخدم على نطاق واسع لحساب البنية الداخلية للنجوم.

وبعد تنفيذ سيناريوهات مختلفة لوصول المادة إلى سطح النجم – بدءًا من التراكم البطيء للمادة على مدى مليارات السنين إلى الامتصاص الحديث والسريع نسبيًا لجسم كوكبي – وجد الباحثون أن الخيار الثاني قد يكون الأكثر واقعية. على وجه الخصوص، لزيادة محتوى الحديد إلى المستوى المرصود، سيحتاج النجم إلى تلقي ما بين 25 إلى 75 كتلة أرضية على شكل معادن. وهذا مشابه لكتلة النوى الصلبة لبعض الكواكب العملاقة. إذا حدث مثل هذا الحدث منذ وقت طويل جدًا، في المراحل الأولى من حياة النجم، فإن الكمية المطلوبة من المادة تزيد إلى 150-250 كتلة أرضية أو أكثر، وهو أمر أقل احتمالًا بكثير. لا يفسر هذا السيناريو التركيب الكيميائي للنجم فحسب، بل يفسر أيضًا درجة حرارة النجم. بعد إضافة المزيد من العناصر الثقيلة، يصبح النجم أكثر برودة قليلاً، وتتوافق معلماته بشكل أفضل مع الملاحظات. وذلك لأن المعادن تزيد من عتامة المادة وتغير نقل الطاقة داخل النجم.

ولكن هناك أيضا مشكلة. ومع الحديد، فإن تراكم المواد الغنية بالمعادن سيؤدي حتمًا إلى إثراء السطح بالليثيوم، وهو عنصر يعتبر مؤشرًا مهمًا لامتصاص الكواكب. وفي حالة HD 81809B، تبين أن كميته مرتفعة جدًا مقارنة بما تم ملاحظته. علاوة على ذلك، حتى مع الأخذ في الاعتبار الخلط الإضافي للمادة داخل النجم، لا يمكن القضاء على هذا التناقض. وأظهر مؤلفو ورقة علمية منشورة على خادم ما قبل الطباعة بجامعة كورنيل أن مستوى الليثيوم المرصود يتوافق مع امتصاص أقل من ستة كتل أرضية، في حين أن هناك حاجة إلى أكثر من ذلك بكثير لتفسير محتوى الحديد. السبب، وفقا لعلماء الفلك، قد يكون مخفيا في التركيب الكيميائي للجسم الممتص. استخدمت النماذج خليطًا من العناصر بناءً على تكوين النظام الشمسي، لكن الكواكب الفعلية حول HD 81809 يمكن أن تحتوي على نسب مختلفة من العناصر. بالإضافة إلى ذلك، لا تزال قياسات محتوى الليثيوم نفسها غير دقيقة بما فيه الكفاية.

ونظر الباحثون أيضًا في سيناريوهات بديلة. على سبيل المثال، يمكن أن يتشكل النجم في البداية في مكان آخر في المجرة ثم يتم التقاطه لاحقًا بواسطة النظام. صحيح أن مثل هذه النماذج تؤدي إلى أن عمر النجم يتجاوز عمر الكون ولا يتفق جيدًا مع بيانات الرصد. ولذلك فإن السيناريو مع امتصاص الكوكب يبدو الأكثر قبولا. وإذا كانت استنتاجات العلماء صحيحة، فسيصبح HD 81809B مختبرًا حقيقيًا لدراسة تفاعل النجوم مع أنظمتها الكوكبية، والتي يمكن أن تغير تركيبها الكيميائي. ستساعد الملاحظات المستقبلية في التحقق مما إذا كان النجم قد “أكل” كواكبه بالفعل.