اكتشف باحث إسرائيلي مستعرًا أعظم غير عادي

يبدو أن المصدر هو نوع جديد من الانفجارات الكونية - وهي مصادفة نادرة تتداخل فيها النجوم المزدوجة مع تطور بعضها البعض

في مقال نشر في العدد السريع من مجلة Science يوم الخميس 5 نوفمبر، أفاد مجموعة من الباحثين بقيادة الدكتور دوبي بوزنانسكي من جامعة بيركلي في كاليفورنيا عن المستعر الأعظم المسمى 2002bj وأنه يبدو أنه نوع جديد من الانفجار.

يقول بوزنانسكي، طالب ما بعد الدكتوراه في جامعة بيركلي وخريج قسم الفيزياء الفلكية في جامعة تل أبيب: "لم نشهد قط مستعرًا أعظم بهذه السرعة. ففي غضون ثلاثة أسابيع اختفى ببساطة، أسرع عدة مرات من أي مستعر أعظم رأيناه على الإطلاق". "

ومع ذلك، لم يكن المستعر الأعظم ساطعًا جدًا، وكان توقيعه الطيفي فريدًا جدًا. "الهيليوم والكربون والكبريت وربما الفاناديوم - عنصر نادر لم نكتشفه من قبل في المستعر الأعظم، كل شيء يشير إلى انفجار نووي حراري للهيليوم".

وفي حوار مع موقع العلوم، يقول بوزنانسكي إن سبب ندرة هذه المستعرات الأعظمية هو أنه ليس كل نجم يمكنه تطوير مستعر أعظم من النوع Ia. (النقطة 1 و أ)، ولكن فقط النجوم الموجودة في نظام مزدوج، وفي ظروف فريدة. "يستهلك كل نجم الهيدروجين ثم يحرق الهيليوم والعناصر الأثقل، لكن النجوم العادية، التي ستصبح أقزامًا بيضاء، كانت عادةً أقزامًا بيضاء مكونة من الكربون والأكسجين. فقط في الأنظمة الثنائية حيث تتداخل النجوم مع تطور بعضها البعض يمكن أن يتشكل قزم أبيض للهيليوم. وهذا فقط إذا كانت المسافة بينهما وبين معدل امتصاص المادة مناسبة، يمكن تهيئة الظروف المناسبة لنشوء المستعر الأعظم "Ia".

"إن المستعرات الأعظم من هذا النوع سريعة جدًا أيضًا. لا تتتبع العديد من الدراسات الاستقصائية الأجسام المتغيرة، وتبحث عن الظواهر التي تظهر وتختفي بهذه السرعة. وهذا في الواقع مجال جديد كان من الصعب تنفيذه من الناحية التكنولوجية. ووجد المسح الموجود في أرشيفه والذي كشف عن هذه الظاهرة، وجود 800 مستعر أعظم على مدى 10 سنوات، وواحد فقط كان على هذا النحو. إذا تم إجراء المسح باستخدام تلسكوبات أكثر حداثة من النوع الذي نبنيه اليوم، فيمكننا العثور على العديد من المستعرات الأعظم من هذا النوع." يشرح بوزنانسكي.

يقول البروفيسور دان ماوز، رئيس قسم الفيزياء الفلكية في جامعة تل أبيب: "إن الاختلافات الرصدية بين 2002bj والمستعرات الأعظمية "العادية" ليست مثيرة، لكنها لا لبس فيها".
ويوضح البروفيسور أليكسي فيليبينكو من بيركلي، أحد كبار الباحثين في مجال المستعرات الأعظمية وشريك في الدراسة: "هناك نوعان أساسيان من المستعرات الأعظمية: Ia والتي تنشأ من الانفجار الكامل لنجم من نوع القزم الأبيض، والنواة انهيار المستعرات الأعظم، حيث يستهلك نجم ضخم وقوده النووي وينهار تحت تأثير جاذبيته. 2002bj لا يتناسب مع أي من هذه السيناريوهات.

القزم الأبيض هو نجم يتكون في نهاية عمر النجم العادي (مثل الشمس على سبيل المثال). هذه النجوم صغيرة ومدمجة للغاية. إذا زادت كتلة القزم الأبيض إلى ما هو أبعد من حد معين (على سبيل المثال عن طريق امتصاص مادة من نجم قريب) فقد ينفجر - وهذا هو المستعر الأعظم Ia. تحدث الأنواع الأخرى من المستعرات الأعظم عندما تنهار جاذبية النجوم الأثقل بكثير من الشمس (8 مرات على الأقل) في نهاية حياتها.

تم اكتشاف المستعر الأعظم 2002bj في عام 2002 وتم تصنيفه عن طريق الخطأ على أنه مستعر أعظم من النوع الثاني. أثناء فحص البيانات من هذه المستعرات الأعظمية لقياس تسارع الكون، اكتشف بوزنانسكي 2002bj وأذهله تفرده. سطع المستعر الأعظم في أقل من أسبوع لكنه تلاشى خلال الأسابيع الثلاثة التالية. عند مقارنة طيف 2002bj (نوع من الختم الكيميائي؛ إشارة إلى المواد والظروف في الجوهر المرصود) من تلسكوب كيك بحوالي 1,400 مستعر أعظم آخر، فإنه ليس له نظير.

كشف البحث في الأدبيات الفلكية عن تفسير محتمل. وفي دراسة نشرت منذ حوالي عامين، افترض البروفيسور لارس بيلدستن من جامعة سانتا باربرا بكاليفورنيا وشركاؤه أن زوجًا من الأقزام البيضاء في مصفوفة معينة تسمى AM-CVn على اسم أول نجم من هذا النوع يتم اكتشافه قد ينتج عنها مستعر أعظم "مصغر". في هذه النجوم، يتدفق الهيليوم من أصغر القزمين الأبيض نحو شريكه. عندما يتم جمع كمية كافية من الهيليوم على حافة النجم، يتم إنشاء ظروف الضغط ودرجة الحرارة اللازمة لاندماج الهيليوم في وقت قصير. ومن المتوقع أن يظهر هذا الانفجار على شكل مستعر أعظم سريع للغاية، لكنه يتضاءل بالمقارنة مع المستعر الأعظم إيارجيلا.

بطريقة شبه هيثونية، سُميت هذه المستعرات الأعظم ".Ia" (النقطة الأولى A) لأنها تبلغ حوالي عُشر سطوعها وحوالي عُشر زمن المستعر الأعظم Ia. يقول بوزنانسكي: "أحد الأدلة هو أنه وفقًا للحسابات في المستعرات الأعظمية ".Ia"، يمكن أن يتشكل الكروم الذي يتلاشى إلى لونديوم ومن ثم إلى تيتانيوم، وهذا يتناسب تمامًا مع ملاحظاتنا".

ويضيف البروفيسور دان ماوز: "منذ عدة سنوات حتى الآن، كانت عدة مجموعات من الباحثين تبحث عن المستعرات الأعظمية من النوع ".Ia" وما شابه. ومن الممتع أن دوفي وجد المثال الأكثر إقناعًا على وجه التحديد في البيانات التي تعود إلى سبع سنوات مضت".
البروفيسور بيلدستن متحمس للغاية: "السماء هي الحد الأقصى، لذلك عادةً ما يكون المراقبون متقدمين على النظرية، ولهذا السبب أنا فخور جدًا بأبحاثنا وتوقعاتنا. وعلى الرغم من أن الملاحظات تم إجراؤها في عام 2002، إلا أن نظرة بوزنانسكي الفضولية كانت مطلوبة من أجل التعرف على أهمية البيانات والاكتشاف."

لاحقًا في محادثته مع الموقع العلمي، يقول بوزنانسكي إنه يتم حاليًا إجراء مسح جديد وذو صلة بمصنع بالومار العابر. ينتمي هذا المرصد إلى معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، ويشارك فيه بوزنانسكي إلى جانب العديد من مؤلفي المقال. يتم إجراء المسح باستخدام كاميرا CCD كبيرة تقوم بمسح مساحات كبيرة من السماء كل ليلة. هذه الكاميرا متصلة بتلسكوب صغير نسبيًا - قطره متر ونصف في متسبيه بلومر. "إن التلسكوب ليس كبيرًا، لكن الكاميرا ضخمة وهذا المزيج يسمح لنا بمسح أجزاء كبيرة من السماء كل ليلة. بدأ المسح منذ حوالي ستة أشهر ومن المقرر أن يستمر لمدة ثلاث سنوات على الأقل.