A Wolf-Rayet nebula in its disruption phase: high-resolution radio observations of PCG 11

النجوم ليست منارات ساكنة؛ بل هي محركات عنيفة وديناميكية تعيد تشكيل الفضاء من حولها باستمرار. والنجوم الضخمة، على وجه الخصوص، تعمل كجرافات كونية. فبينما تتقدم في العمر، تنفض طبقاتها الخارجية عبر رياح قوية تسافر بسرعة ملايين الأميال في الساعة. وتصطدم هذه الرياح بالغاز الأبطأ والأكثر كثافة الذي قذفه النجم سابقاً، مما يؤدي إلى كنسه وتجميعه في أغلفة شاسعة متوسعة. لعقود من الزمن، أدرك علماء الفلك أن هذه الأغلفة يمكن أن تشكل حلقات متوهجة وجميلة. ومع ذلك، فإن المراحل النهائية من هذه العملية — عندما يبدأ الغلاف في التفكك والتسرب والتحلل — ظلت لغزاً. إنها مرحلة عابرة وفوضوية يصعب رصدها أثناء حدوثها، ومع ذلك فهي تحمل المفتاح لفهم كيفية استعادة النجوم الضخمة لمادتها إلى المجرة وكيفية تأثيرها على ولادة النجوم المستقبلية.

لقد تمكن فريق من علماء الفلك الآن من التقاط لقطة نادرة وعالية الدقّة لهذه اللحظة المحددة من التفكك. لقد وجهوا اهتمامهم إلى جسم محدد يُعرف باسم PCG 11، وهو حلقة متوهجة من الغاز تحيط بنجم ضخم هرم يُدعى WR 75ab. وبينما كان هذا الحلق يُرى سابقاً بالضوء المرئي كدائرة غير منتظمة ومتموجة، فإن الطبيعة الحقيقية لبنيته والفيزياء التي تقود تفككه كانت محجوبة بسبب الغبار ومحدودية التلسكوبات القديمة. وللرؤية بوضوح، استخدم الباحثون اثنين من أقوى التلسكوبات الراديوية في العالم: "ميركات" (MeerKAT) في جنوب أفريقيا، ومصفوفة التلسكوب المركب في أستراليا. وتعد الموجات الراديوية أداة فريدة لهذه المهمة لأنها تمر عبر الغبار الكوني دون عائق، مما سمح للفريق برسم خريطة للغاز المتأين بمستوى من التفصيل لم يتحقق من قبل.

تكشف الصور الجديدة أن PCG 11 ليس فقاعة بسيطة وناعمة، بل هو هيكل مجوف يشبه شكل "الدونات" يُنظر إليه من الأمام تقريباً، مما يعني أننا ننظر عبر محور تناظره. والحلقة ليست جداراً مستمراً من الغاز؛ بل قد تحطمت إلى سلسلة متماسكة من الكتل الساطعة التي تفصل بينها فجوات مظلمة. وهذه الفجوات ليست مساحات فارغة، بل هي ثقوب حيث تآكل الغاز بعيداً. ووجد الباحثون أن الحلقة مليئة ببروزات غازية تشبه الأصابع تشير نحو النجم المركزي، وتفصل بينها مناطق منخفضة السطوع حيث ترقّت المادة. هذا النمط منتظم ومتميز للغاية لدرجة أنه يؤكد أن الحلقة تمر بنوع معين من عدم الاستقرار الفيزيائي، حيث يصبح الحد الفاصل بين الريح النجمية السريعة والغاز المجموع الأبطأ اضطرابياً ويتفكك إلى أصابع، تماماً مثل انفصال الزيت والماء.

ومن الأهمية بمكان أن هذه الدراسة تثبت أن هذا التفتت يحدث في الغاز المتأين نفسه، وليس فقط في الغبار المشاهد في الصور الضوئية. ومن خلال قياس الانبعاثات الراديوية عند ترددات مختلفة، حدد الفريق أن الغاز حار ورقيق، ويتصرف تماماً كما هو متوقع للمادة التي تسخنها إشعاعات النجم. كما رصدوا النجم المركزي لأول مرة في الموجات الراديوية. فالنجم يطلق رياحاً كثيفة وسريعة جداً لدرجة أنها تتوهج بانبعاثها الراديوي الحراري الخاص. وقد سمح هذا للفريق بحساب معدل فقدان النجم لكتلته، ليجدوا أنه يتوافق تقريباً مع التقديرات السابقة التي أجريت باستخدام الأشعة تحت الحمراء. يفقد النجم حوالي واحد من مائة ألف من كتلة الشمس كل عام، وهو مقدار هائل من المادة التي تُقذف في الفضاء.

لعل الاكتشاف الأكثر أهمية هو ما يعنيه هذا التفتت بالنسبة لبيئة النجم. فالحلقة لم تعد حاوية صلبة تحبس طاقة النجم؛ إذ جعلت الفجوات والثقوب الهيكل شديد المسامية. وقد حسب الباحثون أن الغلاف يمتص جزءاً ضئيلاً فقط من الإشعاع المؤين للنجم — أقل من واحد بالمائة. الغالبية العظمى من ضوء النجم القوي تتسرب عبر الشقوق في الحلقة وتندفع إلى المجرة المحيطة. وهذا يشير إلى أن الغلاف قد فقد قدرته على احتواء الريح النجمية والطاقة التي تحملها. إن الهيكل في مرحلة انتقالية، عالق بين كونه فقاعة متماسكة وسحابة مشتتة بالكامل.

كما نفت الدراسة فكرة أن هذه الحلقة هي مجرد غلاف كروي بسيط يُنظر إليه من زاوية معينة. فالتفاصيل الدقيقة لشكل الحلقة، جنباً إلى جنب مع الطريقة التي يتغير بها السطوع عبرها، تؤكد أن الغاز متركز في طبقة استوائية، مثل حزام سميك حول خصر النجم. هذا الشكل الهندسي، الذي نشأ على الأرجح نتيجة دوران النجم بسرعة أو تفاعله مع نجم مرافق في الماضي، قد وصل الآن إلى نقطة عدم الاستقرار. إن القوى الهيدروديناميكية تمزق هذا الحزام. ووجد الباحثون أن حجم الفجوات وطول الهياكل الشبيهة بالأصابع يتطابق مع سمك الحلقة نفسها، مما يشير إلى أن العرض الفيزيائي لطبقة الغاز هو ما يحدد مقياس كيفية تفككها.

يقدم هذا الاكتشاف رؤية واضحة لعملية من المرجح أنها شائعة ولكنها مخفية عادةً. ففي العديد من الأنظمة النجمية الضخمة الأخرى، يحجب الغبار وزوايا الرؤية المعقدة هذه اللحظات النهائية من الفقاعة التي تذروها الرياح. وبما أن PCG 11 موجه نحو الناظر تقريباً ويُرصد عبر الموجات الراديوية، فإنه يوفر نظرة نادرة وغير محجوبة لكيفية إعادة تشكيل التفتت والتآكل للبيئة المحيطة بالنجم. إن الحلقة ليست مجرد نصب تذكاري ساكن لماضي النجم؛ بل هي هيكل ديناميكي يتفكك ويعمل بنشاط على السماح لطاقة النجم بالهروب. ويشير هذا العمل إلى أن التطور المتأخر للنجوم الضخمة يتحدد بهذه المرحلة الانتقالية، حيث يصبح الغلاف مسامياً، مما يسمح للنجم بالتأثير مباشرة على المجرة الأوسع قبل موت النجم نفسه بفترة طويلة. إن صورة PCG 11 هي شهادة على أن حتى أضخم الهياكل في الكون هي هياكل مؤقتة، تستسلم في النهاية للقوى التي أوجدتها.