ناسا تكتشف "التوأم الشمسي" لنجمنا!

اكتشف علماء الفلك في ناسا نجما قريبا يشبه نسخة حديثة من الشمس، يمكن أن يلقي الضوء على كيفية تشكل الحياة على الأرض لأول مرة.
وقال فريق من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في غرينبيلت بولاية ماريلاند، إن النجم Kappa 1 Ceti له كتلة ودرجة حرارة سطح مماثلة لشمسنا، على بعد حوالي 30 سنة ضوئية، مضيفا أن عمره 600 إلى 750 مليون سنة فقط.

وتعتبر الشمس في منتصف العمر، حيث يبلغ عمرها 4.6 مليار سنة، لذا فإن العثور على نجم مشابه في سنوات شبابها يمكن أن يساعد في فهم ظروف النظام الشمسي المبكر.

وقالت ناسا: "يتيح العمل للعلماء فهما أفضل لكيفية تشكيل الشمس الغلاف الجوي لكوكبنا وتطور الحياة على الأرض".

وتضمن جزء من العمل دراسة الانبعاث الكتلي الإكليلي والرياح النجمية المتدفقة من النجم الشاب، لمعرفة كيف يمكن لانبعاثات الشمس أن تكون أثرت على الأرض.

ومن المستحيل العودة مليارات السنين إلى النظام الشمسي المبكر، ورؤية كيف كانت الشمس عندما تشكلت الحياة لأول مرة على كوكب الأرض.

ومع ذلك، هناك أكثر من 100 مليار نجم داخل مجرة ​​درب التبانة، وواحد من كل عشرة منها له ذات الحجم واللمعان لنجمنا.

ويقع النجم على بعد حوالي 30 سنة ضوئية، وهو ما تقول وكالة ناسا إنه يشبه العيش في الشارع المجاور.

وقال أحد معدي الدراسة، منغ جين، عالم الفيزياء الشمسية في معهد SETI ومختبر "لوكهيد مارتن" للطاقة الشمسية والفيزياء الفلكية في كاليفورنيا، إنه "توأم" للشمس عندما كانت صغيرة.

وقام الفريق بتكييف النماذج الحالية للنظام الشمسي لمحاولة التنبؤ ببعض خصائص Kappa 1 Ceti الأكثر صعوبة في القياس.

ويتضمن ذلك قوة الرياح النجمية والانبعاثات الإكليلية القادمة من النجم أثناء تدفقها نحو أي كواكب محتملة - لم يتم تشكيلها أو اكتشافها بعد - داخل النظام.

واستخدموا بيانات من مجموعة من التلسكوبات الفضائية تشمل أقمار هابل وTESS وNICER وESA XMM-Newton.

وتُعرف النجوم الشابة بدفعاتها العالية من الطاقة والنشاط - التي تُطلق على شكل رياح نجمية.

وتتكون الرياح النجمية، مثل النجوم نفسها، في الغالب من غاز فائق الاحتراق يعرف بالبلازما، يتم تكوينه عندما تنقسم جزيئات الغاز إلى أيونات موجبة الشحنة وإلكترونات سالبة الشحنة.

ويمكن للبلازما الأكثر نشاطا، بمساعدة المجال المغناطيسي للنجم، أن تنطلق بعيدا عن الجزء الخارجي والأكثر سخونة من الغلاف الجوي للنجم، الهالة، في ثوران بركاني، أو تتدفق بشكل أكثر ثباتا نحو الكواكب القريبة مثل الرياح النجمية.

وقال جين: "الرياح النجمية تتدفق باستمرار من نجم نحو الكواكب القريبة منه، ما يؤثر على بيئات تلك الكواكب".

وتميل النجوم الأصغر سنا إلى توليد رياح نجمية أكثر سخونة وقوة وثورات بلازما أقوى من النجوم الأكبر سنا.

ويمكن أن تؤثر هذه الانفجارات على الغلاف الجوي والكيمياء للكواكب القريبة، وربما تحفز أيضا على تطوير المواد العضوية - اللبنات الأساسية للحياة - على تلك الكواكب.

كما يمكن أن يكون للرياح النجمية تأثير كبير على الكواكب في أي مرحلة من مراحل الحياة.

ولكن الرياح النجمية القوية عالية الكثافة للنجوم الشابة يمكن أن تضغط على الدروع المغناطيسية الواقية للكواكب المحيطة، ما يجعلها أكثر عرضة لتأثيرات الجسيمات المشحونة.

وتعد الشمس خير مثال على هذه العملية وكيف تتغير على مدى عمر النجم - من الشباب إلى منتصف العمر.

ومقارنة بالوقت الحالي، في مرحلة النشأة، من المحتمل أن تكون شمسنا تدور ثلاث مرات أسرع، ولديها مجال مغناطيسي أقوى، وتطلق إشعاعات عالية الطاقة أكثر كثافة.

وفي هذه الأيام، بالنسبة إلى المتفرجين المحظوظين، يكون تأثير هذه الجسيمات مرئيا في بعض الأحيان بالقرب من قطبي الكوكب مثل الشفق القطبي، أو الشفق القطبي الشمالي والجنوبي.

وقد يكون هذا المستوى العالي من النشاط في السنوات الأولى لشمسنا، دفع إلى الوراء الغلاف المغناطيسي الواقي للأرض، وزود الكوكب بكيمياء الغلاف الجوي المناسب لتكوين جزيئات بيولوجية أولية.

ويمكن أن تتكشف عمليات مماثلة في أنظمة نجمية عبر مجرتنا وكوننا بما في ذلك Kappa 1 Ceti.

وأرسلت وكالات متعددة إلى الفضاء أدوات قادرة على قياس الرياح النجمية القادمة من الشمس - لكن ليس من الممكن حتى الآن مراقبة الرياح النجمية للنجوم الأخرى في مجرتنا، مثل Kappa 1 Ceti، لأنها بعيدة جدا.

وعندما يرغب العلماء في دراسة حدث أو ظاهرة لا يمكنهم ملاحظتها بشكل مباشر، يمكن أن تساعد النمذجة العلمية في سد الفجوات.

ويتمثل أساس النموذج الجديد لـ Kappa 1 Ceti في Alfvén Wave Solar، الموجود ضمن إطار عمل نمذجة طقس الفضاء، والذي يعمل عن طريق إدخال المعلومات المعروفة عن النجم، بما في ذلك بيانات المجال المغناطيسي وخط انبعاث الأشعة فوق البنفسجية ، للتنبؤ بالرياح النجمية.

وقال جين: "إنه قادر على نمذجة رياح نجمنا وإكليلنا بدقة عالية''.

ويعمل الفريق الآن على مشروع يبحث عن كثب في الجسيمات التي ربما تكون نشأت من التوهجات الشمسية المبكرة، بالإضافة إلى كيمياء البريبايوتيك على الأرض.

ويأمل الباحثون في استخدام نموذجهم لرسم خريطة لبيئات النجوم الأخرى الشبيهة بالشمس في مراحل الحياة المختلفة.

ونشرت النتائج في مجلة الفيزياء الفلكية.