هل سيكون المستعر الأعظم في درب التبانة مرئيًا من الأرض خلال الخمسين عامًا القادمة؟

والخبر السار هو أنهم قد حسبوا بالفعل أن فرص اكتشاف مثل هذا المستعر الأعظم بواسطة التلسكوبات في شكل إشعاع تحت الحمراء تبلغ 100 بالمائة تقريبًا. الخبر السيئ هو أن فرصة رؤية المستعر الأعظم بالعين المجردة في سماء الليل أقل بكثير - 20 بالمائة فقط أو أقل.

قام علماء فلك من جامعة أوهايو بحساب احتمالات ظهور مستعر أعظم في مجرتنا الرئيسية خلال الخمسين عامًا القادمة، وسيكون مرئيًا من الأرض.

والخبر السار هو أنهم قد حسبوا بالفعل أن فرص اكتشاف مثل هذا المستعر الأعظم بواسطة التلسكوبات في شكل إشعاع تحت الحمراء تبلغ 100 بالمائة تقريبًا. الخبر السيئ هو أن فرصة رؤية المستعر الأعظم بالعين المجردة في سماء الليل أقل بكثير - 20 بالمائة فقط أو أقل.

ومع ذلك، فهذه أخبار جيدة لعلماء الفلك، الذين لديهم، على عكس بقيتنا، كاميرات قوية تقوم بمسح كل نقطة في السماء على الفور باستخدام الأشعة تحت الحمراء. بالنسبة لهم، يشير هذا البحث إلى أن لديهم فرصة جيدة للقيام بشيء لم يتم القيام به من قبل: اكتشاف مستعر أعظم بسرعة كافية لمراقبة ما يحدث في المراحل المبكرة من موت نجم ضخم. تحدث ظاهرة المستعر الأعظم عندما تستهلك النجوم الكبيرة جدًا كل وقودها النووي وتنهار مراكزها، قبل أن ينفجر النجم بعنف ويقذف معظم كتلته إلى الفضاء.

"نرى كل هذه النجوم على وشك الانفجار على شكل مستعرات عظمى في مجرات أخرى ولا نفهم كيف يحدث ذلك. وقال كريستوفر كوشانيك، أستاذ علم الفلك في جامعة ولاية أوهايو والباحث في مجال علم الكونيات الرصدي: "نعتقد أننا نعرف، ونقول أننا نعرف، لكن هذا ليس صحيحًا بنسبة 100%". ووفقا له، هناك اليوم تقنيات متقدمة أدت إلى وضع يمكننا فيه معرفة المزيد عن المستعرات الأعظم إذا تمكنا من التقاط المستعر الأعظم التالي في مجرتنا ودراسته بكل الأدوات المتاحة لنا.

ونشرت نتائج الدراسة في مجلة الفيزياء الفلكية.

وأوضح كوتشانيك كيف تجعل هذه التكنولوجيا دراسة المستعرات الأعظم في درب التبانة ممكنة. "يمتلك علماء الفلك الآن أجهزة كشف حساسة للنيوترينو (الجسيمات المنبعثة من قلب النجم المنهار) وموجات الجاذبية (التي تولدها تذبذبات قلب النجم)، والتي يمكنها اكتشاف أي مستعر أعظم يحدث في مجرتنا. والسؤال هو ما إذا كنا نستطيع بالفعل رؤية الضوء من المستعر الأعظم، هذا سؤال آخر لأننا نعيش في مجرة ​​مليئة بالغبار. جزيئات السخام مثل تلك المنبعثة من شاحنات الديزل التي تمتص الضوء وقد تخفي المستعر الأعظم عن مجال رؤيتنا.

وقال طالب الدكتوراه سكوت آدامز: "كل بضعة أيام، لدينا الفرصة لمراقبة المستعرات الأعظم التي تحدث خارج مجرتنا. وعلى الرغم من أننا تعلمنا الكثير منها، إلا أن المستعر الأعظم في مجرتنا كان سيظهر لنا أكثر من ذلك بكثير. إن كاشف النيوترينو وكاشف الجاذبية حساسان بدرجة كافية فقط للقياس داخل مجرتنا، حيث نعتقد أن المستعرات الأعظم تحدث مرة أو مرتين فقط في القرن."

وأضاف آدامز: "على الرغم من السهولة التي يكتشف بها علماء الفلك المستعرات الأعظم التي تحدث خارج مجرتنا، فإنه ليس من الواضح أن رصد المستعرات الأعظم التي تحدث داخل مجرتنا سيكون ممكنا لأنها مليئة بالغبار الذي يحجب الضوء المرئي المنبعث من النجوم القريبة من المركز". المجرة. ضوء الأشعة تحت الحمراء يخفت أقل بكثير من الضوء المرئي.
ومن خلال وزن كل هذه العوامل، قرر علماء الفلك أن هناك فرصة بنسبة 100% تقريبًا لالتقاط مستعر أعظم في درب التبانة خلال الخمسين عامًا القادمة.

وتستفيد خطة علماء الفلك من حقيقة أن المستعرات الأعظم تبعث النيوترينوات مباشرة بعد بدء الانفجار، لكنها لا تنبعث منها الأشعة تحت الحمراء أو الضوء المرئي بعد دقائق أو ساعات أو حتى أيام.

وهكذا، في السيناريو المثالي، ستوفر أجهزة كشف النيوترينو مثل Super Kamiokande (Super-K) في اليابان تنبيهًا بمجرد اكتشافها للنيوترينو، مشيرةً إلى الاتجاه الذي جاءت منه الجسيمات. ستكون أجهزة الكشف عن الأشعة تحت الحمراء قادرة على التركيز على المنطقة المشتبه بها على الفور تقريبًا، مما يسمح بمراقبة المستعر الأعظم قبل أن يبدأ السطوع. يمكن لعوامات الجاذبية أن تفعل الشيء نفسه.

ولكن بالنظر إلى حقيقة أن جسيمات النيوترينو ليست كلها تأتي من المستعرات الأعظم - فبعضها يأتي من المفاعلات النووية، أو من الغلاف الجوي للأرض، أو من الشمس - فكيف سيعرف الكاشف الفرق؟ سينتج المستعر الأعظم رشقات نارية قصيرة من جزيئات النيوترينو بحيث يتم اكتشافها بفارق ثوانٍ قليلة. لكن الأعطال النادرة في إلكترونيات الكاشفات يمكن أن تسبب نفس الظاهرة، كما أوضح جون بيكوم، أستاذ الفيزياء وعلم الفلك ومدير مركز علم الكونيات والفيزياء الفلكية للجسيمات في جامعة ولاية أوهايو. وقال: "نحن بحاجة إلى إيجاد طريقة لنقول على الفور أن الجسيمات تشير إلى مستعر أعظم".

وقد أشار هو وزميله مارك واجنج، خبير النيوترينو الأمريكي الذي يعمل في شركة سوبر كيه، قبل عقد من الزمن إلى طريقة القيام بذلك. الآن قام واجينز وآخرون ببناء نموذج مصغر لنوع خاص من كاشف النيوترينو في كهف جديد تحت الأرض في اليابان.

بصفتهما مؤلفين مشاركين للمقالة المنشورة في مجلة الفيزياء الفلكية، وصف واجينز وبيكوم الكاشف الجديد، المعروف باسم EGADS (RT تقييم عمل الجادولينيوم على أنظمة الكاشف). ويبلغ وزن جهاز EGADS 200 طن، وهو أصغر بكثير من كاشف Super K الذي يبلغ وزنه 50 ألف طن، ولكن كلاهما يحتوي على خزانات مياه في حالة نقية تمامًا تقريبًا.

وفي حالة EGADS، أضاف الباحثون كمية صغيرة من عنصر الجادولينيوم، مما يساعد على اكتشاف جزيئات النيوترينو القادمة من المستعر الأعظم بطريقة خاصة. عندما يدخل نيوترينو من مستعر أعظم درب التبانة إلى الخزان، فإنه يمكن أن يصطدم بجزيئات الماء ويطلق الطاقة وبعض النيوترونات. يتمتع الجادولينيوم بجاذبية قوية للنيوترونات، وسوف يمتصها ويطلق نيوترونًا خاصًا به. ستكون النتيجة إشارة كشف واحدة، وبعد ذلك سيتم امتصاص نيوترون ذو طاقة أضعف بكثير - نبض قلب ضعيف داخل الحاوية لكل نيوترينو يتم اكتشافه. ووفقا للاثنين، فإن هذه الإشارة ستزيد من الثقة في أن هذه الجسيمات مصدرها مستعر أعظم. ويعني نجاح التجربة أن أفراد سوبر كي سيضيفون الجادولينيوم إلى دبابتهم بحلول عام 2016، مما سيتمكن من قياس اتجاه النيوترينوات وزيادة حساسيتها.

بالنسبة لأولئك الذين يأملون في رؤية المستعر الأعظم شخصيًا، فإن الاحتمالات منخفضة للغاية وتعتمد على خط العرض الخاص بنا على الأرض. آخر مرة حدث فيها ذلك كانت عام 1604، عندما لاحظ يوهانس كيبلر مستعرًا أعظم ساطعًا حدث على مسافة حوالي 20 ألف سنة ضوئية في مجموعة "حامل الثعبان"، والذي كان مرئيًا في سماء الليل في شمال إيطاليا.

وفقًا لحسابات آدامز، فإن احتمال رؤية المستعر الأعظم في مجرتنا بالعين المجردة من مكان ما على الأرض خلال الخمسين عامًا القادمة يبلغ حوالي 50 إلى 20 بالمائة، مع وجود فرصة أكبر لأولئك الذين يعيشون في نصف الكرة الجنوبي نظرًا لأنهم يعيشون في نصف الكرة الجنوبي. يمكن رؤية المزيد من أجزاء مجرتنا في السماء ليلاً. تتضاءل الفرص كلما اتجهت شمالًا. في كولومبوس، أوهايو، على سبيل المثال، يمكن أن تنخفض الفرصة إلى أقل من 50 بالمائة.

وخلص إلى القول: "إن احتمالات رؤية عرض مذهل ليست في صالحنا، لكنه لا يزال احتمالا مثيرا!". "نظرًا لأن فرصة حدوث مستعر أعظم في مجرة ​​درب التبانة ضئيلة، فهي واحدة أو اثنتين فقط كل مائة عام، فسيكون من العار تفويتها. وقال بيكوم: "يهدف البحث إلى تحسين فرص أن يكون العلماء جاهزين لحدث علمي يحدث مرة واحدة في العمر".

لإشعار الباحثين