اكتشف علماء معهد وايزمان نوعا جديدا من المستعرات الأعظم في مجرة تبعد مليار سنة ضوئية
في الماضي القريب، كان رصد المستعر الأعظم - وهو نجم منفجر - يعتبر مشهدا نادرا. عندما البروفيسور أفيشاي جال يامعلى سبيل المثال، أثناء دراسته للحصول على درجة الدكتوراه، وجد سبعة مستعرات عظمى في أربع سنوات. واليوم، تتيح التحسينات في وسائل القياس والتحليل التنبؤ بحوالي خمسين انفجارًا من هذا القبيل يوميًا. إن القدرة المحسنة لعلماء الفيزياء الفلكية على مشاهدة المستعرات الأعظم قد تجعل الحدث السماوي أقل إثارة، لكن الزيادة في التردد تجعل من المرجح أن نشهد أنواعًا نادرة من الانفجارات - والتي كانت حتى الآن تعتبر نظرية فقط. في الآونة الأخيرة، حدد البروفيسور جال يام وشركاؤه في البحث مستعرًا أعظم من النوع الذي لم يتم ملاحظته حتى الآن. النتائج التي توصلوا إليها يتم نشرها اليوم في المجلة العلمية الطبيعة.
في قلب كل نجم، في أي لحظة، تحدث عملية اندماج نووي: تندمج العناصر الخفيفة وتتحول شيئًا فشيئًا إلى عناصر أثقل. ويتحول اندماج نواة الهيدروجين إلى الهيليوم الذي يتحول إلى كربون وأكسجين وهكذا. وفي نهاية العملية يتكون الحديد الذي لا يمكن إنتاج الطاقة النووية منه. في الحالة الطبيعية، تولد الطاقة المتولدة في قلب النجم حرارة تميل إلى التسبب في تمدد النجم، مما يسمح له بالحفاظ على التوازن مع الجاذبية - التي تدفع كتلة النجم إلى القلب. بمجرد توقف النجم عن إنتاج الطاقة - يختل التوازن، ويمكن أن يؤدي إلى إحدى نتيجتين: إما أن ينفتح ثقب أسود في قلب النجم - مما يؤدي إلى انهياره على نفسه، أو ينفجر - ونثر المادة التي صنعت منها في اتساع الفضاء.
وهذه بالطبع عملية طويلة جدًا. ويعتبر عمر النجوم الضخمة، الذي يدرسه البروفيسور جال يام - عميد كلية الفيزياء في معهد وايزمان للعلوم - قصيرا نسبيا: بضعة ملايين من السنين على الأكثر. وبالمقارنة، من المتوقع أن تعيش الشمس حوالي 10 مليارات سنة. في النجوم الضخمة، يخلق الاندماج النووي في القلب حالة يتكون فيها النجم من طبقات، حيث توجد العناصر الثقيلة في قلبه، وتحيط بها العناصر الأخف بشكل متزايد. ونجوم شعاع الذئب هي نجوم ضخمة للغاية تفتقد فيها طبقة أو أكثر من الطبقات العليا للعناصر الخفيفة، بحيث بدلا من الهيدروجين -العنصر الأخف- سيتميز سطحها بالهيليوم أو الكربون أو حتى عنصر أثقل. أحد التفسيرات المحتملة لهذه الظاهرة هو أن الرياح القوية التي تهب من الغلاف الخارجي للنجم تبعثر الطبقة الخارجية إلى الفضاء، وبالتالي تفقد هذه النجوم طبقة أخرى كل بضع مئات الآلاف من السنين. عندما يتم ملاحظة النجوم بدون عناصر ضوئية في طبقتها الخارجية، فهذه صورة ثابتة تسجل لحظة في عملية طويلة. ولكن على الرغم من عمرها الافتراضي القصير نسبيًا، وحقيقة أنها في عملية تفكك متقدمة، لم يتم حتى الآن ملاحظة أي مستعر أعظم نشأ من نجم وولف رايا.
كشف تحليل البصمة الطيفية للإشعاع المنبعث من انفجار النجم عن وجود النيون، وهو عنصر لم يتم ملاحظته من قبل في أي مستعر أعظم.
أدت الزيادة السريعة في عمليات رصد المستعرات الأعظم إلى تعزيز الفرضية القائلة بأن نجوم وولف رايا لا تنفجر لأسباب غير معروفة، لأنها إذا حدث ذلك فسنشهد بالفعل هذا النوع من الانفجارات. لكن مؤخرًا تمكن أعضاء مجموعة البروفيسور جال يام البحثية من دحض الفرضية والتعرف، لأول مرة، على مستعر أعظم نشأ من هذا النوع من النجوم. وأظهر تحليل البصمة الطيفية للانفجار - والتي يمكن من خلالها التعرف على الأطوال الموجية لانبعاث الضوء، وانتمائها إلى عنصر أو آخر - أن الانفجار يحتوي على الكربون والأكسجين والنيون - وهو عنصر لم يكن موجودا. تمت ملاحظتها من قبل في أي مستعر أعظم. أبعد من ذلك، أدرك العلماء أن المادة التي انبعث منها الإشعاع الكوني لم تشارك بحد ذاتها في الانفجار، بل جاءت من عباءة النجم، وهو ما يعزز نظرية الرياح القوية.
وبما أن هذه هي الملاحظة الأولى، يقول البروفيسور جال يام إنه من السابق لأوانه القول بشكل لا لبس فيه أن هذه هي نهاية كل نجم: "لا يمكننا أن نقول في هذه المرحلة ما إذا كانت جميع نجوم وولف رايا تنفجر أم لا. ومن الممكن أن ينهار بعضها ويتحول إلى ثقب أسود". "نحن نقدر أن الكتلة المتناثرة بسبب الانفجار كانت مماثلة أو أقل من كتلة الشمس، في حين أن النجم كان في الأصل أكبر بكثير - على الأقل 10 أضعاف كتلة الشمس. فأين ذهبت أغلبية الجماهير؟" ولتفسير ذلك، فهو يقترح سيناريو وسطًا، حيث يوجد كلا الاحتمالين في نفس الوقت: بعد توقف إنتاج الطاقة النووية في قلب النجم، يحدث انفجار يقذف جزءًا من الكتلة إلى الفضاء، بينما في نفس الوقت يحدث انفجار. تنهار بقية الكتلة في قلب النجم وتشكل ثقبًا أسود. ويقول البروفيسور جال يام: "بالتأكيد، هذا ليس الانهيار الصامت الذي كانوا يتحدثون عنه". ومن الجدير بالذكر أنه منذ هذا الاكتشاف الأول، تم ملاحظة انفجار آخر لنجم وولف رايا - أي أنه ليس حدثًا لمرة واحدة. ومن المحتمل أنه مع تحسن طرق القياس والكشف، فإن مشاهدة انفجارات من هذا النوع - والتي تعتبر الآن غريبة ونادرة - ستصبح مسألة روتينية".
قد يُنظر إلى انفجارات المستعرات الأعظم على أنها أحداث بعيدة وضخمة ليس لها تأثير مباشر على حياتنا، لكن الحقيقة هي أنها جوهر الحياة نفسها. وتسمح الانفجارات للعناصر المتكونة في قلب النجم بالانتشار في جميع أنحاء المجرة، والتي تتكون منها نجوم جديدة. لقد تم إنشاء الأرض وكل ما عليها - بما في ذلك نحن - نتيجة لهذه العملية. ويختتم البروفيسور جال يام قائلاً: "نحن نحقق في أصل المواد في الطبيعة، ونبحث عن تفسيرات للظواهر التي نعتبرها أمراً مفروغاً منه". "هذا ما يهمني - من أين أتى كل شيء من حولنا - وأريد أن أفهم هذه العملية قدر الإمكان."
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
