المستعر الأعظم ساخن

تسجل ملاحظة خاصة اللحظات الأولى لانفجار المستعر الأعظم، الذي يحدث عندما يفشل القلب الحديدي لنجم ضخم في مقاومة سحب جاذبيته

ميشال سعف، من عدد أغسطس 2008

تنهي النجوم الضخمة حياتها بانفجار دراماتيكي يسمى المستعر الأعظم. وفي عملية وجوده يقوم النجم بتحويل العناصر الخفيفة إلى عناصر أثقل في عملية الاندماج النووي، وبهذه الطريقة يتم إنتاج الطاقة. ولكن عندما تصبح العناصر أثقل، تقل كمية الطاقة التي يمكن استخلاصها منها. والحديد هو العنصر الأخير في هذه العملية، وبعده لا يمكن إنتاج الطاقة من الاندماج النووي.

النجوم الخفيفة (أقل من ثماني كتل شمسية) لا تصل إلى مرحلة الحديد على الإطلاق، وتنتهي حياتها في اضمحلال بطيء كأجسام مدمجة تزداد برودة باستمرار، وتحتوي على عناصر خفيفة نسبيًا، مثل الكربون والأكسجين. تسمى هذه الأجسام بالأقزام البيضاء.

تصل النجوم الأكثر ضخامة إلى حالة لا يستطيع فيها قلبها الحديدي مقاومة سحب جاذبيتها. وفي هذه المرحلة ينهار النجم تحت تأثير جاذبيته الخاصة، وتؤدي موجة الصدمة الناتجة عن هذا الانهيار إلى انفجار تنبعث فيه الإشعاعات والمادة، وتتكون عناصر إضافية أثقل من الحديد، والتي لولا ذلك لكانت موجودة في كوكبنا. كون. لقد عرف العلم هذا الانفجار منذ سنوات باسم "المستعر الأعظم".

ملاحظة غير مخطط لها

وبما أنه لا توجد علامات أولية تتيح للباحثين على الأرض معرفة أنه في مجرة ​​بعيدة، هناك نجم يتلاشى على وشك إنهاء حياته، فلا توجد بيانات عن اللحظات الأولى للانفجار حتى الآن. عادة ما يتم اكتشاف المستعر الأعظم بعد أسابيع قليلة فقط من بدايته، عندما تؤدي المواد المشعة الناتجة عن الانفجار إلى انبعاث ضوء ساطع من المنطقة المجاورة للنجم المنفجر. ومن أجل الدقة، يجب التأكيد على أن المستعر الأعظم يحدث بالفعل قبل وقت طويل من وصول إشارات الانفجار إلى الأرض، حيث أن الوقت اللازم لعبور الإشعاع للمسافة بين المستعر الأعظم والأرض قد يكون طويلًا جدًا (مئات الآلاف من المرات) سنوات وحتى عدة ملايين).ولكن، من أجل بساطة الصياغة، سنشير هنا إلى وقت الانفجار كما يُرى من الأرض.

الآن، ولأول مرة، تمكن العلماء من التقاط لحظة ولادة مستعر أعظم، وقام الباحثون من جميع أنحاء العالم - بما في ذلك البروفيسور إيلي واكسمان والدكتور أفيشاي جال يام من معهد وايزمان للعلوم - بحشد جهودهم من أجل عمل مراقبة وفك تشفير البيانات من الحدث. تم اكتشاف المستعر الأعظم 2008D في يناير 2008 في المجرة NGC 2770، التي تبعد 90 مليون سنة ضوئية عن الأرض. التقط القمر الصناعي البحثي Swift التابع لناسا، والذي كان يستخدمه في ذلك الوقت الباحثون أليسيا سودربيرج وإيدو بيرجر من جامعة برينستون لمراقبة مستعر أعظم آخر في نفس المجرة (SN 2007uy)، انفجارًا مفاجئًا من الأشعة السينية.

تم اكتشاف هذا الحدث لاحقًا ليشير إلى بداية المستعر الأعظم. وسمحت هذه الملاحظة غير المخطط لها للباحثين باستخراج معلومات قيمة ونادرة عن اللحظات الأولى لعملية الانفجار، والتي لم تتم دراستها بعد. استمر انفجار الأشعة السينية في هذا المستعر الأعظم عدة دقائق، ويبدو أنه حدث عندما اخترقت موجة الصدمة الناتجة عن الانهيار، والتي انتقلت إلى الخارج، عباءة النجم.

صورة بالأشعة السينية (يسار) والأشعة فوق البنفسجية (يمين) للمجرة NGC 2770. تم التقاطها أثناء مراقبة المستعر الأعظم SN 2007uy، الذي ظهر خلاله المستعر الأعظم 2008D SN. تم التقاط الصور في يناير 2008 بواسطة القمر الصناعي البحثي سويفت التابع لناسا.

الاستنتاجات بعد الملاحظة

وفي مقال نشر في مجلة نيتشر، يقول الباحثون إنه وفقا للمعلومات التي تم جمعها أثناء حدوث الانفجار، يبدو أن عملية الانفجار الفعلية تشبه تماما العملية التي تنبأت بها النماذج النظرية. تظهر الرصدات في الساعات الأولى للمستعر الأعظم خصائص النجم المنفجر: فهو نجم مضغوط، يبلغ نصف قطره حوالي مليون كيلومتر (ليس أكبر بكثير من الشمس، رغم أنه أضخم منها)، وقوي. وأزالت الرياح النجمية المنبعثة منه بقايا القشرة الهيدروجينية التي كانت تحيط به.

كما أمكن استنتاج الكثير حول ما يحدث في المراحل الأولى لحركة موجة الصدمة في مسار النجم. وفي مراحل لاحقة، أضيفت ملاحظات في نطاق واسع من الأطوال الموجية إلى الاكتشاف الأولي، الذي كشف عن عمليات مختلفة تحدث في المادة المنبعثة في الانفجار.

تعتبر النجوم المحتضرة، قبل انهيارها، والمعروفة باسم نجوم وولف-رايت، محط اهتمام نظرا لاحتمال أن تكون هي السبب وراء الظواهر الغامضة المتمثلة في انفجارات إشعاعات غاما، مجهولة المصدر، والتي يتم ملاحظتها أحيانا في جميع أنحاء الكون. أحد التفسيرات لأصل انفجارات إشعاع جاما يربطها بانفجارات السوبرنوفا.

تمت ملاحظة المجرة 0NGC 277 أيضًا أثناء حدوث المستعر الأعظم 2008D باستخدام تلسكوب أشعة جاما (Swift Burst Alert Telescope)، ولكن لم يتم العثور على انفجار أشعة جاما مرتبط بالحدث، وكان إجمالي الطاقة المنبعثة من انفجار المستعر الأعظم حوالي حوالي جزء من الألف مما يميز انفجارات إشعاعات جاما. هذا لا يستبعد وجود علاقة بين المستعرات الأعظمية وانفجارات إشعاعات جاما، ولكن يمكن استنتاج أنه على الأقل بالنسبة لبعض المستعرات الأعظمية، التي لها خصائص معينة، لا يوجد اتصال.

وهذه الملاحظة الفريدة مهمة أيضًا للمستقبل: فمنذ ذلك الحين، عرف باحثو المستعرات الأعظم أن المرحلة الأولى من العملية يجب البحث عنها من خلال عمليات رصد الأشعة السينية، ومن المأمول أن يؤدي هذا الاكتشاف إلى تسريع دراسة المستعرات الأعظم في السنوات القادمة. في المراحل الأولى، يجب أن ينتج المستعر الأعظم أيضًا موجات جاذبية قوية وتدفقًا كبيرًا من جزيئات النيوترينو - وهما ظاهرتان تثيران اهتمامًا كبيرًا في عالم العلوم، سواء في حد ذاتها أو في سياق أبحاث المستعرات الأعظم - وبالتالي هناك قيمة كبيرة في القدرة على اكتشاف حدوثها في أقرب وقت ممكن لمحاولة مراقبتها.