بعد أن أصبح من الواضح أن المستعرات الأعظم هي المفتاح لفهم "الطاقة المظلمة" التي تمزق الفضاء، أصبحت هي نفسها أحد الأهداف الرئيسية لدراسة الكون
دينيس أوفربي، هآرتس، والا نيوز!
الرابط المباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/super131104.html
في كل ثانية أو نحو ذلك، في مكان ما في الكون، ينفجر نجم إلى أجزاء ويضيء لبضع لحظات بضوء أكبر بعدة مرات من ضوء مليار شمس.
لا أحد يفهم كيف تحدث هذه الأحداث، وهي من أكثر الأحداث عنفًا في الطبيعة. ومع ذلك، حتى وقت قريب لم تثير اهتمامًا خاصًا، إلا بين المشاركين في المجال الغامض المعروف بالفيزياء الفلكية النووية. في الآونة الأخيرة، كما يعلمنا العلم الحديث، تم منح المستعرات الأعظم مكانة الأحداث الرئيسية في تاريخ الكون.
وخلص علماء الفلك الذين استخدموا نوعًا معينًا من المستعرات الأعظم، المعروف باسم 1a، للإشارة إلى المسافة الكونية، إلى أن "الطاقة المظلمة" الغامضة تعمل على التواء وتمزق الفضاء. وبعد هذا الاكتشاف الذي أحدث ضجة كبيرة في عالم الفيزياء وعلم الكونيات، أصبح مصير الكون، أو على الأقل المعرفة التي لدينا عنه، غير مؤكد. أصبحت الحاجة إلى فهم المستعرات الأعظم ضرورية للغاية.
وفي محاولة لفهم هذه الانفجارات، يعمل علماء الفلك على جبهات عديدة. إنهم يقومون بمسح السماء لاكتشاف المزيد والمزيد من الأحداث، وفحص بقايا المستعرات الأعظم القديمة بحثًا عن أدلة لظروفها وتسخير شبكات أجهزة الكمبيوتر العملاقة لحساب الأحداث في قلب الجحيم لحظة بلحظة.
وأدت النتائج إلى التقدم، وفقا لمبدأ "خطوتان إلى الأمام، خطوة إلى الوراء"، وشجعت علماء الفلك على الاعتقاد بأنهم كانوا نظريا على الطريق الصحيح. لكنهم سلطوا الضوء أيضًا على التعقيدات التي ينطوي عليها البحث وأثاروا تساؤلات عندما كان من الضروري تحديد تفاصيل ما حدث وقت الانفجارات.
وفي الشهر الماضي، أعلن فريق دولي من علماء الفلك، بقيادة الدكتورة بيلار رويز لابوينتي من جامعة برشلونة، عن اكتشاف نجم يتحرك مبتعدا عن موقع انفجار المستعر الأعظم الذي أبلغ عنه عالم الفلك تايكو براها عام 1572. ويعد هذا المستعر الأعظم، الذي ظهر على شكل "نجم جديد" في كوكبة ذات الكرسي، من أوائل المستعرات الأعظم التي تمت دراستها من قبل علماء الفلك. لقد ساعدت في دحض تأكيد أرسطو بأن "السماء فوق القمر لا تتغير".
ومن المرجح أن النجم الذي تم اكتشافه هو رفيق النجم الذي انفجر. ويدعم اكتشافه وجهة النظر التقليدية القائلة بأن مثل هذه الانفجارات تحدث في أنظمة نجمية مزدوجة عندما يصل أحدها، الذي يجمع المواد من الآخر، إلى كتلة حرجة وينفجر.
وفي الوقت نفسه، ادعى علماء الفيزياء الفلكية الذين يقومون بتشغيل شبكة كمبيوتر عملاقة بغرض محاكاة المستعرات الأعظم أنهم نجحوا، لأول مرة، في إظهار كيف يمكن أن ينفجر مثل هذا النجم.
وخلال 300 ساعة من الحسابات التي تم إجراؤها في مركز الفيزياء الفلكية للومضات النووية الحرارية بجامعة شيكاغو، المعروف أيضًا باسم مركز "الفلاش"، لاحظ العلماء فقاعات نووية حرارية ترتفع من أعماق النجم مثل قنديل البحر القاتل، وتلتف حول سطحه. واصطدموا ببعضهم البعض في انفجار مروع كان، بحسب الدكتور دونالد لامب، "غريبًا ومبتكرًا تمامًا". النتائج التي تم الحصول عليها في شيكاغو يمكن أن تفسر ليس فقط انفجار النجوم، ولكن أيضا لماذا تتشابه الانفجارات تماما مع بعضها البعض. سيسمح هذا لعلماء الفلك بمعايرة قياسات الطاقة المظلمة.
يدعي العديد من الخبراء أن عمليات المحاكاة الحاسوبية من هذا النوع تعتبر "بداية ناجحة" أكثر من كونها إجابة نهائية. ووصف الدكتور كريج ويلر من جامعة تكساس عمل المركز بأنه "حساب شجاع"، لكنه أضاف أن الكثير من التفاصيل لا تزال مفقودة. وأضاف: "لا أعتقد أن هذه هي نهاية القصة".
يحدد الخبراء سيناريوهين محتملين يؤديان إلى مستعر أعظم من النوع 1أ. يركز كلاهما على "الأقزام البيضاء": النجوم متوسطة الحجم، مثل شمسنا، التي استنفدت وقودها النووي الحراري (الهيدروجين والهيليوم) - وهي تحتضر. وفقًا للسيناريو الأول، يندمج قزمان أبيضان وينفجران. وفي هذه الحالة لن يكون لهم أي بقايا. ويتحدث السيناريو الثاني عن نظام مزدوج حيث يوجد قزم أبيض ونجم "حي". ويمتص القزم الأبيض المواد من رفيقه حتى يصل إلى الحد المعروف بكتلة شاندراسيخار، وهو 1.4 مرة كتلة الشمس. عند هذه النقطة، يكون ضغط المادة وكثافتها في القزم الأبيض كبيرًا بما يكفي لإعادة إشعاله. يقول العلماء إن التفاعلات النووية الحرارية تنتشر للأعلى، وتحول الكربون والأكسجين إلى عناصر أثقل، مما يؤدي إلى تمزيق القزم الأبيض أثناء طيران رفيقه بعيدًا.
حتى وقت قريب، كانت الأدلة على النموذج الثاني لتكوين المستعر الأعظم قليلة (تجدر الإشارة إلى أن الأدلة على النموذج الأول ليست كثيرة أيضًا). وكشف مستعر أعظم تايكو براهي عن دليل جديد للنموذج وهو أن القزم الأبيض يمتص المواد من النجم ويتحول إلى قنبلة. ويتحرك النجم الشبيه بالشمس الذي اكتشفه الباحثون -ويشتبه في أنه المادة المانحة للقزم الأبيض المنفجر- بسرعة ثلاثة أضعاف سرعة جيرانه، بعيدا عن مداره السابق حول القزم الأبيض. كان للنجم المعني كل خصائص "المانح المادي"، لكن تحديد هويته لم يكن مطلقًا. وبحسب الدكتور أليكس فيليبينكو من جامعة كاليفورنيا في بيركلي، "فمن الممكن أن يكون النجم قد مر بالصدفة في المنطقة وأن الأمر لا علاقة له بالمستعر الأعظم".
هناك احتمال ضعيف، وفقًا لعلماء الفلك، هو أن المزيد من الملاحظات ستكشف أن رماد المستعر الأعظم يلوث الطبقات الخارجية للنجم. وقال الدكتور ستان ويسلي من جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز، إن التوقعات تبدو كبيرة للغاية. وقال إن الانفجار يبدو أنه أدى إلى بعثرة الطبقات الخارجية للنجم، بما في ذلك الرماد، بعيدا في الفضاء. وقال ويسلي: "هذا نجم كان قريباً أو داخل أكبر انفجار نووي حراري في الكون، بقوة 2.5 مليون تريليون تريليون ميغا طن".
إلا أن تفاصيل الانفجار الذي وقع خلال نحو ثانية، لا تزال يكتنفها الضباب. ومصدر الضوء الذي شاهده علماء الفلك هو الإشعاع الصادر عن النيكل المشع، والذي تحول في الأيام والأشهر التي تلت الانفجار إلى كوبالت ثم إلى حديد، وأطلق أشعة جاما ضربت رماد النجم المتحطم وتسببت في تفككه. توهج لفترة من الوقت.
نظرًا لأن جميع المستعرات الأعظمية من النوع 1a يتم إنشاؤها بنفس الطريقة، فقد حاول علماء الفلك استخدامها كـ "شموع قياسية" - وهي كائنات ذات سطوع معروف وبالتالي يمكن استخدامها لقياس المسافات إلى نهايات الكون. لكن المستعرات الأعظمية ليست متشابهة تمامًا. يمكن أن تصل الاختلافات في شدة الضوء إلى حوالي 40٪. وقد تثبت هذه الحقيقة وجود الطاقة المظلمة في حد ذاته وتسارع توسع الكون، لكن هذا لا يكفي لتقديم تفاصيل لا لبس فيها حول قوة القوة الغريبة وتنوعها في فضاء الزمن الكوني.
وللحد من عدم اليقين في القياسات، يحتاج علماء الفلك إلى معرفة كيفية إجراء تصحيحات أو ما إذا كان يجب عليهم إجراء تصحيحات في البحث عن تغييرات في قضايا مثل عمر القزم الأبيض وتركيبه الكيميائي. المشكلة هي أن القزم الأبيض يمكن أن يحترق في شكلين - على شكل لهب أو على شكل انفجار، حيث تتناثر الأجزاء المحترقة على شكل موجة من الصفحة.
في العقد الأخير، تم تطوير العديد من النظريات، والتي بموجبها قد يحترق القزم الأبيض مثل اللهب لفترة من الوقت، ويتوسع ببطء وينفجر عندما تنخفض كثافة المادة الموجودة فيه إلى المستوى المطلوب لإنتاج الكمية المناسبة من النيكل . قال الدكتور ويلر: "يجب أن تكون العصيدة في درجة الحرارة المناسبة". ولا يتنبأ أي من النموذجين لماذا أو متى سينفجر النجم. ويجب على العلماء أن يأخذوا ذلك بعين الاعتبار في حساباتهم. وقال ويلر إن العثور على السبب الطبيعي للانفجار هو الجائزة في مهنتنا، مشيراً إلى أن شركات صناعة السيارات أنفقت الملايين لحل مشكلة الاشتعال.
وبحسب رسالة أرسلها الدكتور ويسلي عبر البريد الإلكتروني، فإن "فهم سبب انفجار المستعر الأعظم من النوع 1a هو أحد أكثر الأشياء تعقيدًا في العالم". وفي الوقت نفسه، تهدد المستعرات العظمى الحقيقية بإرباك المنظرين. قد يحترق الكربون الموجود في مركز النجم دون لهب قبل أن يتحلل إلى مادة أخرى غير النيكل. ويتضح ذلك من الملاحظة التي أجراها الدكتور ويسلي على اثنين من المستعرات الأعظم، بمساعدة التلسكوب العملاق في سيرنا، تشيلي. وقال الدكتور ويلر إن الأدلة ضعيفة، ولكن قد يكون من الممكن تفسير النماذج الموجودة على أنها غير صالحة. لكنه لا ييأس. وقال "لقد قطعنا شوطا طويلا"، في إشارة إلى مشكلة الإشعال، "كان علينا أن نقطع شوطا طويلا قبل أن ندرك أن هذه هي المشكلة".
يادان للفيزياء الفلكية 2 - النجوم والمجرات
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~2455753~~~97&SiteName=hayadan
