السديم الحلقي يكشف عن قضيب حديدي عملاق غير مسبوق رصدته التلسكوبات الفضائية

اكتشاف مفاجئ في قلب السديم الدائري الشهير (M57)، على بعد حوالي 2600 سنة ضوئية من الأرض، يثير اهتمام المجتمع العلمي. حدد علماء الفلك هيكلا واسعا على شكل قضيب يتكون من بلازما الحديد ويمتد لحوالي 40 ألف وحدة فلكية. وهذا البعد الهائل يعادل خمسمائة مرة قطر مدار بلوتو.

السديم الدائري هو سديم كوكبي معروف غالبًا ما يُلاحظ بجماله وشكله المميز الذي يشبه العين. تتشكل في المراحل الأخيرة من حياة نجم مثل الشمس، وتتجلى عندما يقذف النجم المركزي طبقاته الخارجية من الغاز والغبار، والتي تتأين بعد ذلك بواسطة الأشعة فوق البنفسجية، وينبعث منها الضوء.

وأعلن الفريق البحثي بقيادة روجر ويسون من جامعة كارديف، اكتشاف هذا القضيب الحديدي الغامض، الذي لم يكن وجوده معروفا من قبل. الكتلة الإجمالية المقدرة للحديد في هذا التكوين مماثلة لتلك الموجودة في كوكب المريخ، مما يضيف طبقة إضافية من التعقيد لدراسة تطور النجوم والسديم.

الطبيعة الرائعة للسدم الكوكبية

تمثل السدم الكوكبية، مثل M57، فصلا حاسما في تطور النجوم التي تقل كتلتها عن ثمانية أضعاف كتلة الشمس. لا تبلغ هذه النجوم ذروتها في انفجارات المستعرات الأعظم، بل في عملية أكثر تدريجية ومذهلة لإطلاق المواد. عندما يستهلك النجم وقوده النووي، فإنه يتوسع ليصبح عملاقًا أحمر.

خلال هذه المرحلة، يتم طرد الطبقات الخارجية من الغاز والغبار إلى الفضاء المحيط. في النهاية، ينقبض قلب النجم ليشكل قزمًا أبيض، نجمًا كثيفًا ومضغوطًا. يؤدي الضوء فوق البنفسجي المكثف المنبعث من هذا القزم الأبيض إلى تأين الغاز المنبعث، مما يجعله يتوهج ويجعل السديم مرئيًا على مسافات طويلة في الكون. تخلق هذه الظاهرة الأشكال المعقدة والملونة التي تميز هذه الهياكل السماوية.

تفاصيل الاكتشاف الغامض

تمت ملاحظة الهيكل على شكل شريط لأول مرة باستخدام جهاز WEAVE الطيفي، المثبت على تلسكوب William Herschel (WHT) في جزر الكناري. وكشفت التحليلات أن المنطقة الوسطى من السديم الحلقي، المضيئة باللون الأحمر في الطيف، مكونة من أيونات حديد عالية التأين، وهو اكتشاف غير مسبوق. على عكس الشكل الدائري المعروف لأيونات الأكسجين في المحيط، فإن هذا التكوين الجديد له مظهر ممدود ومميز.

ويبلغ طول الهيكل حوالي 40 ألف وحدة فلكية، وهي مسافة تتحدى فهم أصله وتكوينه. تشير الكتلة الكبيرة من الحديد الموجود إلى حدث مهم أدى إلى تركيز هذا العنصر الثقيل بهذه الطريقة الغريبة.

تساعد المراصد الفضائية في التحقيق

الملاحظات التاريخية للسديم الدائري، التي يعود تاريخها إلى اكتشافه من قبل تشارلز ميسييه في عام 1779، تكتمل الآن ببيانات من الأدوات الحديثة. وقد قدم تلسكوب هابل الفضائي (HST) بالفعل صورًا تفصيلية لـ M57، مما يسمح بإجراء دراسات مورفولوجية متعمقة. ومع ذلك، فإن تحديد البلازما الحديدية يتطلب استخدام القدرات الطيفية المتقدمة لـ WEAVE.

وفي وقت لاحق، كانت البيانات الواردة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) حاسمة في تقديم أدلة جديدة. أظهرت صورة الأشعة تحت الحمراء الملتقطة بواسطة أداة MIRI الخاصة بـ JWST أن نفس المنطقة التي تم العثور فيها على القضيب الحديدي بها شريط أغمق مع تركيز أقل من الغبار. يعد هذا الارتباط أمرًا حيويًا للفرضيات حول تكوين الهيكل.

فرضيات حول أصل قضيب الحديد

ويظل تكوين القضيب الحديدي لغزا للباحثين. في البداية، نظر الفريق في احتمال أن يكون ذلك نفثًا عالي السرعة من الغاز تم طرده من النجم المركزي. ومع ذلك، استبعدت التحليلات الحركية التفصيلية هذه النظرية، مما يشير إلى أن الهيكل لا يتصرف مثل الطائرة التقليدية.

إحدى الفرضيات الرئيسية التي أثارها فريق البحث هي أن الحديد ربما تم إطلاقه من تدمير جزيئات الغبار. إن رصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي، الذي كشف عن كمية أقل من الغبار في المناطق ذات التركيزات العالية من أيونات الحديد، يدعم هذه الفكرة. ومع ذلك، فإن عدم وجود مصدر طاقة قوي بما فيه الكفاية في السديم الدائري لسحق هذا الغبار بهذا الحجم لا يزال يشكل عائقًا أمام التوصل إلى نتيجة نهائية.

تشير نظرية أخرى مثيرة للاهتمام إلى أن الحديد يمكن أن يكون بقايا كوكب صخري تفكك بسبب نجمه المضيف أثناء عملية توسعه ليصبح عملاقًا أحمر. ومن شأن هذا الاحتمال، إذا تأكد، أن يفتح آفاقا جديدة حول التفاعل بين النجوم المتطورة وأنظمتها الكوكبية، بالإضافة إلى تقديم معلومات قيمة حول آلية قذف المواد التي تشكل السديم.

الخطوات التالية ومستقبل البحث

يمثل اكتشاف البنية الحديدية في السديم الدائري تحديًا جديدًا وفرصة للفيزياء الفلكية. يتطلب عدم وجود معلومات مهمة حول عملية التشكيل الدقيقة مزيدًا من التحقيق. يتطلع فريق ويسون وعلماء آخرون إلى إجراء عمليات رصد جديدة للسديم الدائري، بالإضافة إلى السدم الكوكبية الأخرى.

ومن المتوقع أن تكشف هذه الدراسات الإضافية عن أدلة مهمة حول أصل الحديد والآليات المعقدة التي تشكل هذه الهياكل الكونية الجميلة والغامضة. تساهم كل ملاحظة جديدة باستخدام التلسكوبات الحديثة في كشف أسرار الكون وتحسين فهمنا لحياة النجوم وموتها.