قد تكون النجوم القديمة هي أفضل الأماكن للبحث عن الحياة

في العصر الكوني، يعتقد العلماء أن النجوم تطبق مكابح مغناطيسية أبدية، مما يتسبب في تباطؤ دورانها إلى ما لا نهاية. ومن خلال الملاحظات الجديدة والأساليب المتطورة، تمكنوا الآن من التنقيب في الأسرار المغناطيسية للنجم واكتشفوا أن الأمر ليس كما توقعوا. توجد النقاط الساخنة الكونية للعثور على جيران فضائيين حول النجوم التي تصل إلى أزمة منتصف العمر وربما بعدها.

تلقي هذه الدراسة الرائدة الضوء على الظواهر المغناطيسية والبيئات الصالحة للسكن نشرت داخل رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.

في عام 1995، أعلن عالما الفلك السويسريان مايكل ماير وديدييه كولوس عن أول اكتشاف لكوكب خارج نظامنا الشمسي، يدور حول نجم بعيد يشبه الشمس يسمى 51 بيجاسي. ومنذ ذلك الحين، تم اكتشاف أكثر من 5500 كوكب خارجي يدور حول نجوم أخرى في مجرتنا، وفي عام 2019 تقاسم العالمان جائزة نوبل في الفيزياء لعملهما الرائد. نشر فريق دولي من علماء الفلك هذا الأسبوع ملاحظات جديدة عن 51 بيجاسي، مما يشير إلى أن البيئة المغناطيسية الحالية حول النجم قد تكون مواتية بشكل خاص لتطور الحياة المعقدة.

تولد النجوم مثل الشمس وهي تدور بسرعة، مما يخلق مجالًا مغناطيسيًا قويًا ينفجر بعنف، ويقصف أنظمتها الكوكبية بالجسيمات المشحونة والإشعاعات الضارة. على مدى مليارات السنين، يتباطأ دوران النجم تدريجيا حيث يتم سحب مجاله المغناطيسي بعيدا عن سطحه بواسطة الرياح التي تتدفق من خلاله، وهي عملية تعرف باسم الكبح المغناطيسي. وينتج عن الدوران البطيء مجال مغناطيسي ضعيف، وتستمر الخاصيتين في التناقص، حيث يتغذى كل منهما على الآخر.

حتى وقت قريب، افترض علماء الفلك أن الكبح المغناطيسي يستمر إلى أجل غير مسمى، لكن الملاحظات الجديدة بدأت تتحدى هذا الافتراض.

يقول قائد الفريق ترافيس ميتكالف، وهو عالم أبحاث كبير في معهد أبحاث القزم الأبيض في جولدن، كولورادو، الولايات المتحدة الأمريكية: “نحن نعيد كتابة الكتب المدرسية حول كيفية تغير دوران ومغناطيسية النجوم القديمة الشبيهة بالشمس بعد منتصف عمرها”. لها عواقب مهمة بالنسبة للنجوم ذات الأنظمة الكوكبية وآفاقها لتطوير الحضارات المتقدمة.”

ويضيف كلاوس ستراسماير، مدير معهد لايبنيز للفيزياء الفلكية في بوتسدام بألمانيا، والمؤلف المشارك للدراسة: “إن الكبح المغناطيسي الضعيف يمنع الرياح النجمية ويقلل من أحداث الانفجارات المدمرة”.

قام فريق من علماء الفلك من الولايات المتحدة وأوروبا بدمج ملاحظات 51 Pegasi من القمر الصناعي لمسح الكواكب الخارجية العابرة (TESS) التابع لناسا مع قياسات متطورة لمجاله المغناطيسي باستخدام Potsdam Echelle Polaricometric وSpect من التلسكوب الكبير ثنائي العينين (LBT) في أريزونا. أداة (بيبسي).

على الرغم من أن الكوكب الخارجي الذي يدور حول 51 Pegasi لا يمر أمام نجمه الأم كما يُرى من الأرض، إلا أن النجم نفسه يُظهر اختلافات طفيفة في السطوع في عمليات رصد TESS المستخدمة لقياس نصف قطر النجم وكتلته وعمره – وهي تقنية معروفة. علم التنجيم

وفي الوقت نفسه، يضفي المجال المغناطيسي للنجم درجة صغيرة من الاستقطاب لضوء النجم، مما يسمح لـ PEPSI على LBT بإنشاء خريطة مغناطيسية لسطح النجم أثناء دوران النجم – وهي تقنية تعرف باسم تصوير زيمان-دوبلر. سمحت هذه القياسات معًا للفريق بتقدير البيئة المغناطيسية الحالية حول النجم.

أشارت الملاحظات السابقة من تلسكوب كيبلر الفضائي التابع لناسا إلى أن الكبح المغناطيسي يضعف بشكل كبير مع تقدم عمر الشمس، مما يؤدي إلى قطع العلاقة الوثيقة بين الدوران والمغناطيسية في النجوم الأقدم. إلا أن الأدلة على هذا التغير كانت غير مباشرة، حيث اعتمدت على قياسات معدل دوران النجوم في مجموعة واسعة من الأعمار. وأصبح من الواضح أن الدوران يتباطأ مع اقتراب عمر الشمس (4.5 مليار سنة)، وأن الكبح المغناطيسي الضعيف في النجوم الأقدم يمكن أن يعيد إنتاج هذا السلوك.

ومع ذلك، فإن القياسات المباشرة للمجال المغناطيسي للنجم هي وحدها القادرة على تحديد الأسباب الكامنة وراء ذلك، كما أن الأهداف التي لاحظها كيبلر باهتة جدًا بالنسبة لملاحظات LBT. بدأت مهمة TESS في جمع القياسات في عام 2018، على غرار ملاحظات كيبلر ولكن لأقرب النجوم وأكثرها سطوعًا في السماء، بما في ذلك 51 بيجاسي.

على مدى السنوات القليلة الماضية، بدأ الفريق في استخدام PEPSI على LBT لقياس المجالات المغناطيسية للعديد من أهداف TESS، وبناء فهم جديد تدريجيًا لكيفية تغير المغناطيسية مع تقدم عمر النجوم الشبيهة بالشمس. كشفت الملاحظات أن الكبح المغناطيسي يتغير فجأة في النجوم الأصغر سنًا بقليل من الشمس، حيث يصبح أضعف بمعامل 10 في ذلك الوقت، ويتضاءل أكثر مع تقدم النجوم في العمر.

وأرجع الفريق هذه التغييرات إلى تغير غير متوقع في قوة وتعقيد المجال المغناطيسي وتأثير هذا التغيير على الرياح النجمية. تظهر خصائص 51 بيغاسي التي تم قياسها حديثا – مثل شمسنا – أنها مرت بالفعل بهذا التحول إلى الكبح المغناطيسي الضعيف.

قال ستراسماير، الباحث الرئيسي في جهاز PEPSI Spectrograph: “من المثير للغاية أن LBT وPEPSI تمكنا من الكشف عن منظور جديد لهذا النظام الكوكبي الذي لعب دورًا مهمًا في علم فلك الكواكب الخارجية”. “يعد هذا البحث خطوة مهمة في البحث عن الحياة في مجرتنا.”

في نظامنا الشمسي، حدث انتقال الحياة من المحيطات إلى الأرض منذ مئات الملايين من السنين، بالتزامن مع الوقت الذي بدأ فيه الكبح المغناطيسي في الشمس يضعف. تقصف النجوم الشابة كواكبها بالإشعاعات والجسيمات المشحونة المعادية لتطور الحياة المعقدة، لكن النجوم الأكبر سنا توفر بيئة أكثر استقرارا. ووفقا لميتكالف، تشير النتائج التي توصل إليها الفريق إلى أن أفضل الأماكن للبحث عن الحياة خارج نظامنا الشمسي قد تكون حول النجوم المتوسطة والأكبر سنا.