فاز علماء معهد وايزمان للعلوم بمقعد في الصف الأمامي لرؤية أقرب مستعر أعظم إلى الأرض منذ عقود
المستعر الأعظم - النجم المنفجر - هي ظاهرة أثارت اهتمام البشرية لآلاف السنين، قبل وقت طويل من اختراع التلسكوب. لكن بينما نفهم الآن أن هذه الانفجارات المشتعلة بقوة مائة مليون شمس هي مصدر اللبنات الأساسية للحياة في عالمنا، فإن الظروف التي تتسبب في تدمير النجم لنفسه لا تزال غير واضحة بما فيه الكفاية. السبب الرئيسي لذلك هو أنه لا يمكن التنبؤ بالمستعر الأعظم مقدمًا، لذلك ليس أمام العلماء خيار سوى دراسته بأثر رجعي. خطى علماء معهد وايزمان للعلوم مؤخرا خطوة مهمة نحو فهم أعمق لتلك النجوم المنفجرة، عندما تمكنوا من "الوصول" إلى مكان الانفجار أثناء حدوثه، وبالتالي نجحوا في رسم خريطة له على مستوى غير مسبوق من الدقة. التفاصيل. وتضمنت الخرائط التي أجروها بيانات ليس فقط من مسار الانفجار، بل أيضًا من السنوات الأخيرة للنجم، وهو إنجاز نادر قد يسلط الضوء على العمليات التي أدت إلى انفجار النجوم. ويتم نشر النتائج الجديدة اليوم في المجلة العلمية الطبيعة.
كانت السوبرنوفا تعتبر ظاهرة نادرة: آخر سوبر نوفا تم رصده في مجرتنا انفجر منذ حوالي أربعمائة عام، ولا يمكن للمرء إلا أن يتخيل تأثيره على أسلافنا، الذين تعرفوا فجأة ودون أي تفسير على بريق مشرق جديد في السماء. الابتكارات في الوسائل التلسكوبية تسمح لنا اليوم بمشاهدة الانفجارات ليس فقط في مجرتنا ولكن أيضًا في المجرات البعيدة، وجمع البيانات التي لم يكن من الممكن حتى وقت قريب تصورها على الإطلاق. ومع ذلك، تظل المشكلة الرئيسية في دراسة المستعرات الأعظم: يضطر علماء الفيزياء الفلكية إلى لعب دور علماء الآثار الفضائيين الذين يصلون إلى مكان الانفجار بعد وقوعه ويحفرون بحثًا عن بقايا من الأنقاض. يقول طالب الدكتوراه إيريز زيمرمان، من مجموعة البروفيسور: "هذا جزء مما يجعل المستعر الأعظم الذي شهدناه مميزًا". أفيشاي جال يام في قسم فيزياء الجسيمات والفيزياء الفلكية. "هذه هي المرة الأولى التي نلاحظ فيها، في الأشعة فوق البنفسجية -حيث ينبعث معظم الضوء- اصطداما بين المادة المنبعثة في المستعر الأعظم والمادة التي يتكون منها غلاف النجم".
""النجوم يتصرفون بشكل غير متوقع في نهاية حياتهم. يعد هذا البحث فرصة نادرة لفهم الآليات التي تؤدي إلى نهاية حياة النجم وتكوين شيء جديد تمامًا بشكل أفضل.
علماء المعهد هم أول من اعترف بأنهم محظوظون: فقد قدمت مجموعة البروفيسور جال يام طلبًا للحصول على وقت للبحث في تلسكوب هابل الفضائي - أحد أكبر التلسكوبات الفضائية المتاحة لوكالة الفضاء الأمريكية ناسا وأكثرها تطورًا - في على أمل أن تتاح لهم الفرصة لمشاهدة مستعر أعظم وجمع البيانات حول الأشعة فوق البنفسجية التي ستنفجر من الانفجار والمواد المنتشرة حوله. ومن دواعي سرورهم، أن تبين أنهم كان لديهم مقعد في الصف الأمامي لأقرب مستعر أعظم إلى الأرض منذ عقود: نجم أحمر عملاق من النوع العملاق انفجر في مجرة الريشة (وتسمى أيضًا "السيد 101") المجاورة لمجرة درب التبانة.
بينما آلهة الحظ وفرت الفرصة وناسا الوسيلة - ولا يزال يتعين على العلماء التصرف بسرعة وبقدر كبير من الحيلة لجمع البيانات الثمينة في الوقت الفعلي. تم تلقي مؤشر المستعر الأعظم مساء السبت، وعلم العلماء أنهم إذا انتظروا حتى يوم الاثنين - بداية الأسبوع في الولايات المتحدة - فسوف يضيعون معلومات قيمة. إذا لم يكن ذلك كافيا، ولزيادة الدراما، كان يوم الأحد هو تاريخ زفاف زيمرمان الذي قاد البحث إلى جانب طالب الدكتوراه إيدو إيراني، وهو أيضا من مجموعة البروفيسور جال يام. نجح العلماء في السباق مع الزمن، وإجراء قياسات تلسكوبية، وقياس وحساب المعلومات المطلوبة، وتسليم البيانات، في غضون ساعات، إلى زملائهم في ناسا، مما سمح لتلسكوب هابل الفضائي - وهو أداة قوية عادة ما تُحمل بثقل كبير - انظر بعيدًا إلى الانفجار أثناء حدوثه. يقول البروفيسور جال يام: "من النادر في العمل العلمي أن يكون هناك بحث يعتمد على الوقت إلى هذا الحد". "معظم المشاريع العلمية لا تحدث في ليلة الجمعة، ولكن الفرصة سنحت، ولم يكن أمامنا خيار سوى الاستجابة للتحدي ومواجهته."
ولم يتمكن الباحثون من تقديم القياسات لوكالة ناسا في الوقت المناسب فحسب، مما سمح لهابل بجمع البيانات اللازمة، بسبب قربه النسبي من موقع الانفجار، بل اتضح أن هابل قد رصد هذه المجرة عدة مرات من قبل. ولجأ أعضاء المجموعة، بالتعاون مع زملائهم في مجموعات بحثية أخرى، إلى أرشيف وكالة ناسا واستعادوا من هناك صورا للنجم قبل الانفجار - عندما كان "مجرد" عملاق أحمر فائق على فراش الموت. كل هذا سمح للعلماء بإنشاء الصورة الأكثر تفصيلاً على الإطلاق للمستعر الأعظم، والتي تجمع بين السنوات الأخيرة من حياته وموته.
إن تحليل بيانات الضوء فوق البنفسجي الواردة من هابل، والتي تم تأكيدها بمساعدة أقمار صناعية إضافية، سمح للعلماء بقياس كمية المواد المقذوفة من النجم في الانفجار. وظهرت فرضية غير عادية من القياس: "عندما نقارن كتلة النجم بعد الانفجار، والتي قمنا بقياسها من الانفجار نفسه، بكتلة النجم في بداية حياته، تبقى بقايا كبيرة"، كما يقول إيراني. . "هذه الفجوة تجعل من الممكن، باحتمال كبير جدًا، تحديد أن المستعر الأعظم قد ترك وراءه ثقبًا أسود - حيث يبدو أن بقية الكتلة المفقودة قد ابتلعت."
"النجوم يتصرفون بشكل غير متوقع في نهاية حياتهم. يقول البروفيسور جال يام: "إنها تصبح غير مستقرة، وعادةً لا يمكننا التأكد من العمليات المعقدة التي حدثت في جوهرها، لأننا لا نبدأ في التحقيق فيها إلا بعد الموت - عندما تكون معظم المعلومات قد فقدت بالفعل". ويضيف زيمرمان: "بسبب قرب النجم وجودة البيانات التي تم جمعها، يعد هذا البحث فرصة نادرة لفهم الآليات التي تؤدي إلى نهاية حياة النجم وتكوين شيء جديد تمامًا بشكل أفضل".
ماذا سيحدث للمادة التي تكونت من العملاق الأحمر السابق؟ ربما لا نعرف أبدًا، لكن المستعر الأعظم المعني لا يزال في مراحله النهائية، ويستمر جمع بيانات جديدة، لذلك من الممكن، في النهاية، أن تساعدنا هذه الدراسة - والدراسات المستقبلية - في الإجابة على أحد الأسئلة المركزية أسئلة حول وجودنا: كيف وصلنا إلى هنا؟
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
