التبخر الضوئي

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 23 صور
الموسوعة الحرة

التبخر الضوئي هو العملية التي يؤدي فيها الإشعاع عالي الطاقة إلى تأيين الغاز وتشتيته بعيدًا عن مصدر التأيين. يُستخدم هذا المصطلح عادةً في سياق الفيزياء الفلكية، حيث يؤثر الإشعاع فوق البنفسجي المنبعث من النجوم الحارة على سحب من المواد، مثل السحب الجزيئية ، والأقراص الكوكبية الأولية ، أو الأغلفة الجوية للكواكب . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]

السحب الجزيئية

أعمدة سديم النسر تتبخر ضوئياً

تتجلى إحدى أبرز مظاهر التبخر الضوئي الفلكي في تآكل هياكل السحب الجزيئية التي تولد فيها النجوم اللامعة. [ 4 ]

كريات غازية متبخرة (EGGs)

تم اكتشاف الكريات الغازية المتبخرة (EGGs) لأول مرة في سديم النسر . وتتبخر هذه الكريات المذنبة الصغيرة بفعل الضوء الناتج عن النجوم في العنقود النجمي القريب. وتُعدّ الكريات الغازية المتبخرة مواقعَ لتكوّن النجوم المستمر. [ 5 ]

الغلاف الجوي للكواكب

يمكن أن يفقد الكوكب غلافه الجوي (أو أجزاءً منه) بفعل الفوتونات عالية الطاقة وغيرها من الإشعاعات الكهرومغناطيسية . فعندما يتفاعل فوتون مع جزيء من الغلاف الجوي، يتسارع الجزيء وترتفع درجة حرارته. وإذا توفرت طاقة كافية، فقد يصل الجزيء أو الذرة إلى سرعة الإفلات من الغلاف الجوي للكوكب ويتبخر في الفضاء. وكلما انخفض العدد الكتلي للغاز، زادت السرعة التي يكتسبها من التفاعل مع الفوتون. ولذلك، يُعد الهيدروجين الغاز الأكثر عرضة للتبخر الضوئي.

يُعد التبخر الضوئي أحد الأسباب المحتملة للفجوة الصغيرة في نصف قطر الكوكب . [ 6 ]

من أمثلة الكواكب الخارجية ذات الغلاف الجوي المتبخر: HD 209458 b و HD 189733 b و Gliese 3470 b . قد تكون المادة المتصاعدة من كوكب متبخر محتمل يدور حول القزم الأبيض WD J0914+1914 مسؤولة عن القرص الغازي المحيط بهذا القزم الأبيض.

الأقراص الكوكبية الأولية

التبخر الضوئي الذي يحدث لقرص كوكبي أولي بسبب وجود نجم من النوع O قريب

يمكن أن تتشتت الأقراص الكوكبية الأولية بفعل الرياح النجمية والتسخين الناتج عن الإشعاع الكهرومغناطيسي الساقط. يتفاعل هذا الإشعاع مع المادة، مما يؤدي إلى تسريعها نحو الخارج. لا يُلاحظ هذا التأثير إلا عند وجود قوة إشعاع كافية، كما هو الحال عند الإشعاع القادم من نجوم قريبة من النوعين O وB، أو عند بدء الاندماج النووي في النجم الأولي المركزي .

يتكون القرص من غاز وغبار. ويتأثر الغاز، الذي يتكون في الغالب من عناصر خفيفة مثل الهيدروجين والهيليوم ، بشكل رئيسي بهذا التأثير، مما يؤدي إلى زيادة النسبة بين الغبار والغاز.

يُثير الإشعاع الصادر من النجم المركزي الجسيمات في قرص التراكم. ويؤدي تشعيع القرص إلى ظهور مقياس طول استقرار يُعرف باسم نصف القطر الجاذبي (رز{\displaystyle r_{g}}خارج نطاق نصف قطر الجاذبية، يمكن للجسيمات أن تُثار بدرجة كافية للهروب من جاذبية القرص، فتتبخر. بعد 10⁶ - 10⁷ سنوات ، تنخفض معدلات التراكم اللزج إلى ما دون معدلات التبخر الضوئي.رز{\displaystyle r_{g}}ثم تنفتح فجوة حولرز{\displaystyle r_{g}}، يتدفق القرص الداخلي نحو النجم المركزي، أو ينتشر إلىرز{\displaystyle r_{g}}ويتبخر. ثقب داخلي يمتد إلىرز{\displaystyle r_{g}} يتم إنتاجه. بمجرد تشكل ثقب داخلي، يتم إزالة القرص الخارجي بسرعة كبيرة.

الصيغة الخاصة بنصف قطر الجاذبية للقرص هي [ 7 ]

رز=(γ-1)2γجيمμكبتي≈2.15(م/م⊙)(تي/104 ك) أيو،{\displaystyle r_{g}={\frac {\left(\gamma -1\right)}{2\gamma }}{\frac {GM\mu }{k_{B}T}}\approx 2.15{\frac {\left(M/M_{\odot }\right)}{\left(T/10^{4}\ {\rm {K}}\right)}}\ {\rm {AU}},\!}

أينγ{\displaystyle \gamma }هي نسبة الحرارة النوعية (= 5/3 للغاز أحادي الذرة)، جي{\displaystyle G}ثابت الجاذبية الكوني ، م{\displaystyle M}كتلة النجم المركزي،م⊙{\displaystyle M_{\odot }}كتلة الشمس، μ{\displaystyle \mu }متوسط ​​وزن الغاز،كب{\displaystyle k_{B}}ثابت بولتزمان ، تي{\displaystyle T}هي درجة حرارة الغاز و AU هي الوحدة الفلكية .

إذا رمزنا للمعامل في المعادلة أعلاه بالحرف اليونانيκ{\textstyle \kappa }ثم

         κ=(γ-1)2γ=1(2+و){\displaystyle \kappa ={\frac {(\gamma -1)}{2\gamma }}={\frac {1}{(2+f)}}}  ، .                                                                    

أينو{\textstyle f}يمثل عدد درجات الحرية ، وقد استخدمنا الصيغة التالية:γ=1+2و{\textstyle \gamma =1+{\frac {2}{f}}}.

بالنسبة للذرة ، مثل ذرة الهيدروجين ، فإنو=3{\textstyle f=3}لأن الذرة يمكنها أن تتحرك في ثلاثة اتجاهات مختلفة ومتعامدة. وبالتالي،κ=0.2{\textstyle \kappa =0.2}إذا تأينت ذرة الهيدروجين، أي أصبحت بروتونًا ، وكانت في مجال مغناطيسي قوي ، فإنو=2{\textstyle f=2}لأن البروتون يستطيع التحرك على طول المجال المغناطيسي والدوران حول خطوط المجال. في هذه الحالة، κ=0.25{\textstyle \kappa =0.25}الجزيء ثنائي الذرة ، مثل جزيء الهيدروجين، لديهو=5{\textstyle f=5}وκ=1/7≈0.143{\textstyle \kappa =1/7\حوالي 0.143}بالنسبة لجزيء ثلاثي الذرات غير خطي، مثل الماء ،و=6{\textstyle f=6}وκ=0.125{\textstyle \kappa =0.125}. لوو{\textstyle f}يصبح حجمه كبيراً جداً، ثمκ{\textstyle \kappa }يقترب من الصفر. هذا ملخص في الجدول 1، حيث نرى أن الغازات المختلفة قد يكون لها أنصاف أقطار جاذبية مختلفة.

جسيمو{\textstyle f}κ{\textstyle \kappa }
H + في مجال مغناطيسي B20.25
ح30.2
H 25~ 0.143
H 2 O60.125
الحالة الحدية∞0

الجدول 1: معامل نصف القطر الجاذبي كدالة لدرجات الحرية.

بسبب هذا التأثير، يُعتقد أن وجود النجوم الضخمة في منطقة تشكل النجوم له تأثير كبير على تكوين الكواكب من القرص المحيط بجسم نجمي شاب ، على الرغم من أنه ليس من الواضح بعد ما إذا كان هذا التأثير يبطئه أو يسرعه.

مناطق تحتوي على أقراص كوكبية أولية ذات علامات واضحة للتبخر الضوئي الخارجي

تُعد سديم الجبار أشهر منطقة تحتوي على أقراص كوكبية أولية متبخرة ضوئيًا . كانت تُسمى سابقًا بالأقراص الكوكبية الأولية الساطعة ، ومنذ ذلك الحين، استُخدم هذا المصطلح لوصف مناطق أخرى ناتجة عن التبخر الضوئي للأقراص الكوكبية الأولية. وقد اكتُشفت هذه الأقراص بواسطة تلسكوب هابل الفضائي . [ 8 ] يُحتمل وجود جسم ذي كتلة كوكبية في سديم الجبار يتعرض للتبخر الضوئي بواسطة النجم θ 1 Ori C. [ 9 ] ومنذ ذلك الحين، رصد تلسكوب هابل الفضائي تجمعات نجمية فتية أخرى، ووجد أقراصًا كوكبية أولية ساطعة في سديم البحيرة ، [ 10 ] وسديم تريفيد ، [ 11 ] وبيسميس 24، [ 12 ] و NGC 1977. [ 13 ] بعد إطلاق تلسكوب سبيتزر الفضائي، كشفت عمليات رصد إضافية عن وجود ذيول مذنبية غبارية حول أعضاء التجمعات النجمية الفتية في NGC 2244 و IC 1396 و NGC 2264 . تُفسَّر هذه الذيول الغبارية أيضًا بالتبخر الضوئي للقرص الكوكبي الأولي. [ 14 ] لاحقًا، رُصدت ذيول مذنبية مماثلة بواسطة تلسكوب سبيتزر في W5 . وخلصت هذه الدراسة إلى أن عمر هذه الذيول يبلغ على الأرجح 5 ملايين سنة أو أقل. [ 15 ] كما رُصدت ذيول إضافية بواسطة سبيتزر في NGC 1977، [ 13 ] و NGC 6193 [ 16 ] و Collinder 69. [ 17 ] ورُصدت مرشحات أخرى ساطعة للقرص الكوكبي الأولي في سديم كارينا بواسطة تلسكوب CTIO 4m وبالقرب من القوس A* بواسطة تلسكوب VLA . [ 18 ] [ 19 ] وكشفت عمليات الرصد اللاحقة لمرشح للقرص الكوكبي الأولي في سديم كارينا بواسطة تلسكوب هابل أنه من المرجح أن يكون كرة غازية متبخرة . [ 20 ]

تم اقتراح الأجسام الموجودة في NGC 3603 ولاحقًا في Cygnus OB2 على أنها نسخ متوسطة الحجم من الأجسام الأولية الساطعة الموجودة في سديم الجبار. [ 21 ] [ 22 ]

مراجع

  1. ↑ ميليما، ج.؛ راجا، أ.س.؛ كانتو، ج.؛ لوندكفيست، ب.؛ باليك، ب.؛ ستيفن، و.؛ نورييغا-كريسبو، أ. (1998). "التبخر الضوئي للتكتلات في السدم الكوكبية". علم الفلك والفيزياء الفلكية . 331 : 335. arXiv : astro-ph/9710205 . Bibcode : 1998A & A...331..335M .
  2. ↑ أوين، جيمس إي.؛ إركولانو، باربرا ؛ كلارك، كاثي جيه. (2011). "تطور وتشتت الأقراص الكوكبية الأولية: آثار التبخر الضوئي بالأشعة السينية" . الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية . 412 (1): 13-25 . arXiv : 1010.0826 . Bibcode : 2011MNRAS.412...13O . doi : 10.1111/j.1365-2966.2010.17818.x . S2CID 118875248 . 
  3. ↑ وو، يانكين ؛ ليثويك، يورام (2013). "كثافة وانحراف مدارات كواكب كبلر". المجلة الفيزيائية الفلكية . 772 (1): 74. arXiv : 1210.7810 . Bibcode : 2013ApJ...772...74W . doi : 10.1088/0004-637X/772/1/74 . S2CID 118376433 . 
  4. ↑ هيستر، جيه جيه؛ سكاوين، بي إيه؛ سانكريت، آر؛ لاور، تي آر؛ أجهار، إي إيه؛ باوم، دبليو إيه؛ كود، إيه؛ كوري، دي جي؛ دانييلسون، جي إي؛ إيوالد، إس بي؛ فابر، إس إم؛ جريلماير، سي جيه؛ جروث، إي جيه؛ هولتزمان، جيه إيه؛ هنتر، دي إيه؛ كريستيان، جيه؛ لايت، آر إم؛ ليندز، سي آر؛ مونيه، دي جي؛ أونيل، إي جيه؛ شايا، إي جيه؛ سيدلمان، بي كيه؛ ويستفال، جيه إيه (1996). "تصوير تلسكوب هابل الفضائي WFPC2 لمجرة M16: التبخر الضوئي والأجسام النجمية الفتية الناشئة" (ملف PDF) . المجلة الفلكية . 111 : 2349. Bibcode : 1996AJ....111.2349H . doi : 10.1086/117968 .
  5. ↑ هيستر، جيه جيه؛ سكاوين، بي إيه؛ سانكريت، آر؛ لاور، تي آر؛ أجهار، إي إيه؛ باوم، دبليو إيه؛ كود، إيه؛ كوري، دي جي؛ دانييلسون، جي إي؛ إيوالد، إس بي؛ فابر، إس إم (يونيو 1996). "تصوير تلسكوب هابل الفضائي WFPC2 للمجرة M16: التبخر الضوئي والأجسام النجمية الفتية الناشئة" (ملف PDF) . المجلة الفلكية . 111 : 2349. Bibcode : 1996AJ....111.2349H . doi : 10.1086/117968 . ISSN 0004-6256 . 
  6. ↑ أوين، جيمس إي.؛ وو، يانكين (2017-09-20). "وادي التبخر في كواكب كيبلر" . المجلة الفيزيائية الفلكية . 847 (1). الجمعية الفلكية الأمريكية: 29. arXiv : 1705.10810 . Bibcode : 2017ApJ...847...29O . doi : 10.3847/1538-4357/aa890a . ISSN 1538-4357 . 
  7. ↑ ليفمان، كورت (2003). "نصف قطر الجاذبية لقرص مُشع" . منشورات الجمعية الفلكية الأسترالية . 20 (4): 337-339 . Bibcode : 2003PASA...20..337L . doi : 10.1071/AS03019 .
  8. ↑ أوديل، سي آر؛ وين، تشنغ؛ هو، شيهاي (يونيو 1993). "اكتشاف أجسام جديدة في سديم الجبار على صور تلسكوب هابل الفضائي: الصدمات، والمصادر المدمجة، والأقراص الكوكبية الأولية" . المجلة الفيزيائية الفلكية . 410 : 696. Bibcode : 1993ApJ...410..696O . doi : 10.1086/172786 . ISSN 0004-637X . 
  9. ↑ فانغ، مين؛ كيم، جينيونغ سيرينا؛ باسكوتشي، إيلاريا ؛ أباي، دانيال؛ مانارا، كارلو فيليس (12 ديسمبر 2016). "جسم مرشح ذو كتلة كوكبية مع قرص متبخر ضوئيًا في كوكبة الجبار" . المجلة الفيزيائية الفلكية . 833 (2): L16. arXiv : 1611.09761 . Bibcode : 2016ApJ...833L..16F . doi : 10.3847/2041-8213/833/2/l16 . ISSN 2041-8213 . S2CID 119511524 .  
  10. ↑ ستيكلوم، ب.؛ هينينغ، ت.؛ فيلدت، م.؛ هايوارد، ت. ل.؛ هوار، م. ج.؛ هوفنر، ب.؛ ريختر، س. (فبراير 1998). "منطقة الهيدروجين المتأين فائقة الصغر G5.97−1.17: قرص نجمي محيطي متبخر في M8" . المجلة الفلكية . 115 (2): 767. Bibcode : 1998AJ....115..767S . doi : 10.1086/300204 . ISSN 1538-3881 . 
  11. ↑ يوسف زاده، ف.؛ بيرتا، ج.؛ جيبال، ت. ر. (سبتمبر 2005). "رصد تلسكوب هابل الفضائي وتلسكوب المملكة المتحدة بالأشعة تحت الحمراء لمركز سديم تريفيد: دليل على التبخر الضوئي لبلورة أولية وتكثف نجمي أولي". المجلة الفلكية . 130 (3): 1171-1176 . arXiv : astro-ph/0505155 . Bibcode : 2005AJ....130.1171Y . doi : 10.1086/432095 . ISSN 0004-6256 . S2CID 324270 .  
  12. ^ فانغ، م. بوكيل، ر. فان؛ الملك، ر. هينينج، ث؛ بومان، J .؛ دوي، Y.؛ أوكاموتو، YK. روكاتالياتا، V.؛ سيسيليا أغيلار، أ. (2012/03/01). “تكوين النجوم وخصائص القرص في Pismis 24”. علم الفلك والفيزياء الفلكية . 539 : ج119. أرخايف : 1201.0833 . بيب كود : 2012A & A...539A.119F . دوى : 10.1051/0004-6361/201015914 . ISSN 0004-6361 . S2CID 73612793 .  
  13. 1 2 كيم، جينيونغ سيرينا؛ كلارك، كاثي جيه؛ فانغ، مين؛ فاكيني، ستيفانو (2016-07-20). "الضواغط حول نجم من النوع B1: 42 أوريونيس في NGC 1977" . المجلة الفيزيائية الفلكية . 826 (1): L15. arXiv : 1606.08271 . Bibcode : 2016ApJ...826L..15K . doi : 10.3847/2041-8205/826/1/l15 . ISSN 2041-8213 . S2CID 118562469 .  
  14. ↑ بالوغ، زولتان؛ ريكي، جي إتش؛ سو، كيت واي إل؛ موزيرول، جيمس؛ يونغ، إريك تي. (25-09-2006). "كشف سبيتزر ميبس عن الأقراص الكوكبية الأولية المتبخرة ضوئيًا عند 24 ميكرومتر". المجلة الفيزيائية الفلكية . 650 (1): L83– L86. arXiv : astro-ph/0608630 . Bibcode : 2006ApJ...650L..83B . doi : 10.1086/508707 . ISSN 0004-637X . S2CID 18397282 .  
  15. ↑ كونيغ، إكس بي؛ ألين، إل إي ؛ كينيون، إس جيه؛ سو، كي واي إل؛ بالوغ، زد. (2008-10-03). "كريات مذنبة غبارية في W5". المجلة الفيزيائية الفلكية . 687 (1): L37– L40. arXiv : 0809.1993 . Bibcode : 2008ApJ...687L..37K . doi : 10.1086/593058 . ISSN 0004-637X . S2CID 14049581 .  
  16. ↑ سكينر، ستيفن ل.؛ كيمبرلي، ر. سوكال؛ دامينيلي، أوغوستو؛ بالا، فرانشيسكو؛ زيكوف، سفيت. "رصد سبيتزر للتجمع النجمي الفتيّ NGC6193 في تجمع ARA OB1" (ملف PDF) . ستيفن ل. سكينر: مركز CASA، جامعة كولورادو . تاريخ الاسترجاع: 12 ديسمبر 2019 .
  17. ↑ ثيفينو، ميلينا؛ دول، كاتارينا؛ دورانتيني لوكا، هوغو أ. (15 يوليو 2019). "التبخر الضوئي لاثنين من البروبوليدات في عنقود النجوم كوليندر 69، والذي تم اكتشافه بواسطة مرصد سبيتزر MIPS" . ملاحظات بحثية من الجمعية الفلكية الأمريكية . 3 (7): 95. Bibcode : 2019RNAAS...3...95T . doi : 10.3847/2515-5172/ab30c5 . ISSN 2515-5172 . 
  18. ↑ سميث، ناثان؛ بالي، جون؛ مورس، جون أ. (24-03-2003). "العديد من المرشحين المحتملين لـ Proplyd في البيئة القاسية لسديم كارينا" . المجلة الفيزيائية الفلكية . 587 (2): L105– L108. Bibcode : 2003ApJ...587L.105S . doi : 10.1086/375312 . ISSN 0004-637X . 
  19. ↑ يوسف زاده، ف.؛ روبرتس، د.أ.؛ واردل، م.؛ كوتون، و.؛ شودل، ر.؛ رويستر، م.ج. (11 مارس 2015). "رصد الطيف الراديوي المتصل لمركز المجرة: أجسام شبيهة بالبروبلييدات المتبخرة ضوئيًا بالقرب من SGR A". المجلة الفيزيائية الفلكية . 801 (2): L26. arXiv : 1502.03109 . Bibcode : 2015ApJ...801L..26Y . doi : 10.1088/2041-8205/801/2/l26 . ISSN 2041-8213 . S2CID 119112454 .  
  20. ↑ ساهي، ر.؛ غوستن، ر.؛ موريس، م. ر. (30 نوفمبر 2012). "هل تُعدّ الكرات الغازية الكبيرة ذات الشكل المذنب حقًا كريات غازية متبخرة (عائمة بحرية)؟". المجلة الفيزيائية الفلكية . 761 (2): L21. arXiv : 1211.0345 . Bibcode : 2012ApJ...761L..21S . doi : 10.1088/2041-8205/761/2/l21 . ISSN 2041-8205 . S2CID 118387694 .  
  21. ^ براندنر، وولفجانج. جريبيل، إيفا ك.؛ تشو، يو-هوا؛ دوتوري، هوراسيو؛ براندل، برنهارد. ريشلينغ، سابين. يورك، هارولد دبليو. بوينتس، شون د. زينكر ، هانز (يناير 2000). “ملاحظات HST/WFPC2 وVLT/ISAAC للبروبليدات في المنطقة العملاقة H II NGC 3603”. المجلة الفلكية . 119 (1): 292– 301. أرخايف : astro-ph/9910074 . بيب كود : 2000AJ....119..292B . دوى : 10.1086/301192 . ISSN 0004-6256 . S2CID 15502401 .  
  22. ↑ رايت، نيكولاس جيه؛ دريك، جيريمي جيه؛ درو، جانيت إي؛ غوارسيلو، ماريو جي؛ غوترموث، روبرت إيه؛ هورا، جوزيف إل؛ كرامر، كاثلين إي. (2012-02-01). "أجسام شبيهة بالبروبوليد تتبخر ضوئيًا في كوكبة الدجاجة Ob2". المجلة الفيزيائية الفلكية . 746 (2): L21. arXiv : 1201.2404 . Bibcode : 2012ApJ...746L..21W . doi : 10.1088/2041-8205/746/2/l21 . ISSN 2041-8205 . S2CID 16509383 .