ل شكل يشبه جمجمة بشرية لفت انتباه المجتمع الفلكي مرة أخرى.هذا هو سديم PMR 1، المعروف باسم سديم الجمجمة أو "الجمجمة المكشوفة"، وهو عبارة عن سحابة من الغاز والغبار تحيط بنجم يحتضر، وقد تمت ملاحظته بمستوى غير مسبوق من التفصيل بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي.
الملاحظات الجديدة التي تم التوصل إليها في الأشعة تحت الحمراء القريبة والمتوسطة باستخدام جهازي NIRCam و MIRIتتيح لنا هذه التقنيات اختراق طبقات الغبار التي كانت تحجب جزءًا من البنية. والنتيجة صور تكشف عن صورة ظلية موحشة، مع تجويفين داكنين يُشبهان تجويفي العين، وشريط عمودي يقسم السحابة إلى نصفين، مما يمنحها مظهرًا مشابهًا جدًا لدماغ مُحاط بجمجمة شفافة.
تم رصد سديم PMR1 بالفعل منذ أكثر من عقد من الزمان بواسطة تلسكوب سبيتزر الفضائي، وكذلك من وكالة ناسا، لكن جودة بيانات ويب غيرت تمامًا الطريقة التي نراها بها. يؤدي القرار الحالي إلى تكثيف مظهره "التشريحي".، مع حواف أكثر تحديداً وتناقضات أكثر وضوحاً بين المناطق المختلفة من الغاز والغبار.
وبغض النظر عن تأثيرها البصري، تحوّل صور جيمس ويب هذا السديم إلى مختبر طبيعي إلى دراسة المرحلة النهائية للنجوم متوسطة الكتلةكما قد يكون الحال مع الشمس نفسها بعد مليارات السنين. ويجري تحليل البيانات التي جُمعت من قبل فرق بحثية حول العالم، بما في ذلك فرق أوروبية تُنسق جهودها من خلال وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) المشاركة في المهمة.
هيكل مكون من طبقتين متمايزتين تمامًا
تشير البيانات الصادرة عن وكالات الفضاء إلى أن يتكون جهاز PMR 1 من عنصرين رئيسيين تعكس هذه الأشكال مراحل مختلفة في تطور النجم المركزي. فمن جهة، يوجد غلاف خارجي أكثر انتشارًا وامتدادًا، يتكون أساسًا من الهيدروجين المنبعث خلال مرحلة مبكرة من فقدان الكتلة. ومن جهة أخرى، توجد منطقة داخلية أكثر تعقيدًا، تحتوي على خيوط وعُقد غازية وتجمعات غبارية تُشكل أشكالًا غير منتظمة.
في الصور التي تم الحصول عليها باستخدام في كاميرا NIRCam، يظهر الغلاف الخارجي محددًا بألوان فاتحة جدًايبدو السطح الخارجي أبيض اللون تقريبًا، بينما يكتسب السطح الداخلي درجات لونية برتقالية تُشير إلى المناطق التي تتراكم فيها المواد الأكثر سخونة أو كثافة. ويعود هذا الاختلاف اللوني إلى طريقة انبعاث الغاز للضوء وتشتيته له في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة.
رؤية جهاز MIRI، الحساس للأشعة تحت الحمراء المتوسطة، يسلط الضوء على الغبار الكوني فوق كل شيء.في هذه الحالة، تتلون الفقاعة الخارجية بلون أزرق ساطع، بينما تظهر المنطقة المركزية درجات لونية عاجية وبنية شديدة التراص. وتتيح مقارنة الطولين الموجيين لعلماء الفلك التمييز بشكل أفضل بين أي جزء من السديم يهيمن عليه الغاز المتأين وأي المناطق مليئة بجزيئات صلبة دقيقة.
بحسب الفرق العلمية المعنية، يشير تعايش هذه الطبقات إلى أن النجم قد مر بحلقات متتالية من قذف المواد.كانت الانبعاثات الأولى ستشكل الغلاف الأكثر اتساعًا، والذي يتكون أساسًا من الهيدروجين، بينما كانت المراحل اللاحقة ستولد السحابة الداخلية الغنية بمخاليط من الغازات المختلفة والغبار والتي يتم إعادة تنظيمها تحت تأثير الرياح النجمية والإشعاع.
يُلاحظ هذا النوع من التكوين في سدم كوكبية متنوعة درسوا في أوروبا وقارات أخرى، ولكن إن الوضوح الذي يُرى به في سديم الجمجمة يجعل من PMR 1 حالة مرجعية لمقارنة النماذج النظرية حول كيفية فقدان النجوم لكتلتها في نهاية حياتها.
الشريط المظلم والنفثات المحتملة من المادة النجمية
من بين التفاصيل التي أثارت دهشة الباحثين بشكل كبير هو شريط داكن يمتد عموديًا عبر مركز السديميفصل هذا الخط بصريًا الهيكل إلى نصفي كرة متناظرين تقريبًا، مما يعزز الشعور بالنظر إلى دماغ مقسم إلى فصين داخل جمجمة مفتوحة.
وفقًا للمعلومات الرسمية الصادرة عن وكالتي ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية، قد يكون هذا الشريط مرتبطًا بحادثة طرد عنيف للمواد من النجم المركزي. في العديد من الأنظمة الطرفية، تم رصد نفاثات مزدوجة تنبثق في اتجاهين متعاكسين، مما يشكل الغاز المحيط ويحفر قنوات مظلمة تمتد عبر السديم.
يظهر الغاز الموجود بالداخل في أعلى الصورة الملتقطة بواسطة جهاز MIRI يتم تصريفها إلى الخارج كما لو كانت تدفقًا يمر عبر الطبقة الخارجيةيشير الخبراء إلى أننا قد نشهد لحظة متجمدة لعملية ديناميكية للغاية، حيث فتحت النفاثة فجوة في المادة المحيطة، مما أدى إلى ظهور هذا النوع من "الندبة" العمودية.
من المحتمل أيضاً أن يساهم الغبار الأكثر كثافة وبرودة والمتركز في النطاق في حجب بعض الأشعة تحت الحمراءمما يزيد من التباين مع المناطق المجاورة. إن الجمع بين هندسة التدفق وكثافة المادة والاتجاه بالنسبة لخط الرؤية من الأرض يعقد عملية التفسير، لذلك تُجرى تحليلات مفصلة للسطوع واللون والأطياف لكشف ما يحدث بالضبط في تلك المنطقة.
على أي حال، فإن وجود هذه الفرقة يعزز فكرة أن إن PMR 1 ليس سديمًا ثابتًالكنها نتيجة لمجموعة من العمليات التي لا تزال جارية، والتي تتناوب فيها مراحل طرد الغاز وتكوين الهيكل وإعادة تنظيم المواد مع استنفاد النجم لآخر احتياطياته من الوقود.
نجم يحتضر بمصير مجهول
تشكلت سديم PMR 1 عندما بدأ النجم المركزي ينفد من الوقود النووي في نواتهفي هذا النوع من النجوم، يؤدي فقدان الاستقرار إلى طرد الطبقات الخارجية، التي تُقذف في الفضاء في فترات قصيرة نسبياً مقارنة بالعمر الكلي للنجم.
في المرحلة الحالية، وصل النجم بالفعل إلى مرحلة متقدمة جداً من تطوره. إنها محاطة بسحابة من الغاز والغبار التي أطلقتها بنفسها....بينما يتعرض لبّه للضغط والتسخين. سيعتمد مستقبل هذا الجسم بشكل كبير على كتلته، وهي خاصية لم تُحدد بدقة كافية لحسم الجدل.
إذا كان للنجم كتلة عالية بما يكفي، تأخذ النماذج النظرية في الاعتبار احتمال أن تنتهي حياته بـ انفجار مستعر أعظمفي هذا السيناريو، يمكن إعادة ترتيب بعض مواد السديم أو جرفها الانفجار، ويمكن أن تصبح بقايا النجم نجمًا نيوترونيًا أو جسمًا أكثر كثافة.
أما إذا كانت الكتلة، من ناحية أخرى، أكثر تواضعاً، في نطاق مشابه لكتلة الشمس، على الأرجح، سيستمر النجم في فقدان طبقاته حتى يتحول إلى قزم أبيض.هذا اللب الكثيف، الذي يبلغ حجمه تقريبًا حجم الأرض، سيبرد ببطء على مدى مليارات السنين، بينما يتبدد السديم تدريجيًا في الوسط بين النجوم.
ينبغي أن تساعد البيانات التي جمعها تلسكوب جيمس ويب الفضائي، إلى جانب الملاحظات التكميلية من التلسكوبات الأرضية في أوروبا وأماكن أخرى، في تحسين تقديرات الكتلة ودرجة الحرارة من النجم المركزي. ستكون هذه المعلومات حاسمة لفهم دورة حياة النظام والدور الذي سيلعبه PMR1 في المشهد المستقبلي لمنطقته في المجرة.
الأشعة تحت الحمراء، والباريدوليا، والعلم الكامن وراء "الوجه" الكوني
أحد أسباب جذب هذه الصور لهذا القدر الكبير من الاهتمام العام هو الظاهرة النفسية المتمثلة في... الباريدولياتميل أدمغتنا إلى التعرف على الأنماط المألوفة - كالوجوه والظلال والأشياء اليومية - حتى وإن كانت بأشكال عشوائية. في سديم الجمجمة، تتضافر التجاويف المظلمة والشريط المركزي والغلاف الخارجي لتستحضر بقوة وجهًا بشريًا أو دماغًا..
وقد قامت وكالة ناسا ووكالات أخرى بنشر هذه المعلومات في الماضي. صور لسدم تشبه الفراشات أو الأيدي أو أشكال الحيوانات أو حتى آثار الأقدامجميع هذه الظواهر ناتجة عن نفس الميل لإسقاط صور مألوفة على هياكل الغاز والغبار. في هذه الحالة، اكتسبت هذه الظاهرة لقب "الجمجمة المكشوفة" نظرًا للتشابه المذهل، لكن علماء الفلك يؤكدون أن ما نراه هو عملية طبيعية مرتبطة بنهاية حياة النجم.
وراء هذا المظهر الجمالي اللافت للنظر تكمن قيمة علمية هائلة. يسمح نطاق الأشعة تحت الحمراء الذي استكشفه تلسكوب جيمس ويب بدراسة المناطق التي لا يمكن للضوء المرئي الوصول إليها.لأن الغبار يحجب جزءًا من الطيف المرئي ولكنه يسمح بمرور جزء كبير من طيف الأشعة تحت الحمراء، يصبح من الممكن تحليل كيفية توزيع العناصر الكيميائية، وكيفية تبريد الغاز، والدور الذي تلعبه هذه السدم في إعادة تدوير المادة داخل المجرة.
من منظور أوروبي، فإن مشاركة الوكالة الأوروبية للفضاء في تطوير وتشغيل تلسكوب جيمس ويب الفضائي يضمن هذا النظام وصولاً مميزاً إلى البيانات لمجموعات البحث في جميع أنحاء القارة. وتستفيد مراكز في إسبانيا ودول أخرى في الاتحاد الأوروبي من هذا النوع من الملاحظات لدراسة فيزياء الغاز المتأين، وتكوين الغبار، وديناميكيات الانبعاثات النجمية في المراحل النهائية من تطورها.
بعيدًا عن كونها مجرد صورة لافتة للنظر على وسائل التواصل الاجتماعي، أصبح سديم الجمجمة دراسة حالة رئيسية لفهم كيف تعيد النجوم الشبيهة بالشمس المادة إلى الفضاء. هذا الغاز المُخصب، الذي يختلط لاحقًا بسحب بين النجوم أخرى، يمكن أن يُشكل في النهاية أجيالًا جديدة من النجوم والكواكب، وبالتالي يُغلق الدورة الكونية لولادة النجوم وموتها.
يلخص المنظر الذي التقطه تلسكوب جيمس ويب الفضائي لمنطقة PMR 1 في مشهد واحد العديد من المواضيع الرئيسية في الفيزياء الفلكية الحديثة: موت النجوم، والبنية المعقدة للسدم، وإعادة تدوير المادة في المجرةتحت مظهر الجمجمة المقلقة العائمة في الظلام، ما يُلاحظ في الواقع هو مرحلة عابرة غنية للغاية بالظواهر الفيزيائية، والتي ستستمر دراستها في تقديم أدلة لسنوات حول مصير نجوم مثل نجمنا.
