عندما يتعلق الأمر بالبحث عن الموت الانفجاري للنجوم الضخمة في بداية الكون، فإن تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) هو المخبر الكوني تمامًا. وجد شيرلوك هولمز السماوي دليلاً على وجود 80 مستعرًا أعظمًا جديدًا في رقعة من السماء بعرض حبة أرز على مسافة ذراع.
ليس هذا فقط 10 أضعاف عدد المستعرات الأعظم التي تم اكتشافها من قبل في مثل هذا التاريخ الكوني المبكر، ولكن العينة تتضمن أيضًا أقدم وأبعد مستعر أعظم على الإطلاق. لقد انفجر عندما كان عمر الكون البالغ 13.8 مليار سنة 1.8 مليار سنة فقط.
ساعدت البيانات الواردة من برنامج JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) فريقًا من العلماء في العثور على هذه المجموعة غير المسبوقة من المستعرات الأعظم، والتي تتضمن أيضًا انفجارات من النوع Ia والتي يطلق عليها علماء الفلك “الشموع القياسية” ويمكن استخدامها لقياس المسافات الكونية.
قبل بدء عمليات تلسكوب جيمس ويب الفضائي في صيف عام 2022، تم العثور على عدد قليل فقط من المستعرات الأعظم التي يعود تاريخها إلى عندما كان عمر الكون 3.3 مليار سنة فقط، أي ما يعادل حوالي 25٪ من عمره الحالي. ومع ذلك، تحتوي عينة JADES على العديد من المستعرات الأعظم التي انفجرت في وقت أبعد في الماضي. في الواقع، اندلع بعضها عندما كان عمر الكون أقل من 2 مليار سنة.
متعلق ب: انظر داخل بقايا مستعر أعظم عمره 800 عام وشاهد نجمًا “زومبيًا”.
وقالت عضوة الفريق كريستا ديكورسي، وهي طالبة دراسات عليا في السنة الثالثة في مرصد ستيوارد وجامعة أريزونا في توكسون، في بيان: “إن تلسكوب جيمس ويب الفضائي هو آلة لاكتشاف المستعرات الأعظم”. “إن العدد الهائل من الاكتشافات بالإضافة إلى المسافات الكبيرة لهذه المستعرات الأعظم هي النتيجتان الأكثر إثارة من مسحنا.”
إن حساسية الأشعة تحت الحمراء التي لا مثيل لها في تلسكوب جيمس ويب الفضائي تعني أنه يكتشف المستعرات الأعظم في كل مكان تقريبًا في الكون.
محقق السوبرنوفا
عندما تنتقل الأطوال الموجية للضوء عبر الكون، فإن توسع نسيج الفضاء يمتد إلى خارج تلك الأطوال الموجية. يؤدي هذا إلى تحرك الضوء إلى أسفل الطيف الكهرومغناطيسي من حيث التصنيف، حيث يتحرك ببطء من الطرف الأكثر زرقة نحو الطرف الأكثر احمرارًا. تُعرف هذه الظاهرة باسم “التحول الأحمر”.
كلما طالت مدة انتقال الضوء عبر الفضاء، زادت درجة الانزياح نحو الأحمر التي يتعرض لها. وهكذا، فإن الضوء الصادر من الأجسام التي تقع على بعد حوالي 12 مليار سنة ضوئية، مثل هذه المستعرات الأعظم، قد شهد إطالة شديدة في الطول الموجي، أو “الانزياح الأحمر الكوني”.
يؤدي ذلك إلى تحويل ضوء المستعر الأعظم هذا إلى منطقة الأشعة تحت الحمراء من الطيف الكهرومغناطيسي، وهي منطقة يتمتع تلسكوب جيمس ويب الفضائي بمهارة في رؤية الكون فيها.
كان تلسكوب هابل الفضائي قد سمح في السابق لعلماء الفلك بمشاهدة المستعرات الأعظم من مسافة بعيدة لدرجة أنها كانت موجودة عندما كان الكون في مرحلة “الشباب البالغ”. ومع ذلك، باستخدام JADES وJWST، يمكن لعلماء الفلك مراقبة المستعرات الأعظم عندما يكون الكون في مرحلة “المراهقة” أو حتى “ما قبل المراهقة”.
في المستقبل، يأمل العلماء أن ينظروا إلى مرحلة “الطفل الصغير” في الكون – أو حتى إلى بداياته الكونية، ومن الأفضل أن يعثروا على موت الجيل الأول من النجوم الضخمة.
للحصول على هذا الموكب الجديد من عمليات رصد المستعرات الأعظم، التقط فريق JADES صورًا متعددة لنفس الرقعة من السماء على فترات زمنية مدتها عام. ثم قاموا بمقارنة الصور. نظرًا لأن المستعرات الأعظم هي “عابرة”، أي أنها تضيء وتتلاشى مع مرور الوقت، فقد سمحت مراقبة التغيرات في الصور للعلماء بالتمييز بين نقاط الضوء التي كانت بالفعل نجومًا متفجرة وأيها ربما كانت بعض الظواهر الأخرى.
وقال جوستين بيريل، عضو فريق JADES، وزميل أينشتاين في وكالة ناسا في معهد علوم التلسكوب الفضائي (STScI) في بالتيمور بولاية ماريلاند، في البيان: “هذه حقًا أول عينة لدينا لما يبدو عليه الكون ذو الانزياح الأحمر العالي للعلم العابر”. “نحن نحاول تحديد ما إذا كانت المستعرات الأعظمية البعيدة مختلفة بشكل أساسي عما نراه في الكون القريب أو تشبهه إلى حد كبير.”
لم تكن جميع المستعرات الأعظمية التي شاهدها فريق JADES عبارة عن مستعرات عظمى “انهيار جوهري”، تنشأ عندما تنفد النجوم الضخمة من إمدادات الوقود اللازمة للاندماج النووي في قلوبها وتنهار تحت جاذبيتها، مما يؤدي إلى ولادة ثقب أسود أو نجم نيوتروني.
كما ذكرنا سابقًا، كانت بعض المستعرات الأعظم من النوع Ia تنشأ عندما تتغذى الجثث النجمية التي تسمى “الأقزام البيضاء” بشكل آكل لحوم البشر على مادة تم تجريدها من نجم رفيق أو مانح. تتراكم هذه المادة على سطح القزم الأبيض حتى تؤدي إلى انفجار نووي حراري جامح يؤدي إلى طمس القزم الأبيض تمامًا.
تكون مخرجات الضوء لهذه الأحداث موحدة بنفس السطوع الجوهري، بغض النظر عن المسافة. وهذا يعني أنه يمكن استخدامها كمساطر كونية لقياس المسافة وأيضًا بمثابة علامات لقياس المعدل الذي يتوسع به نسيج الفضاء. ومع ذلك، إذا تغير السطوع الجوهري للمستعرات الأعظم من النوع Ia عند انزياحات حمراء عالية، فإن فائدتها في قياس المسافات الكونية الكبيرة ستكون محدودة.
أشارت ملاحظات الفريق للنوع Ia الذي اندلع منذ حوالي 11 مليار سنة إلى أن سطوعه لم يتغير على الرغم من تعرض ضوءه للانزياح الأحمر الكوني.
قصص ذات الصلة:
– آثار انفجار نجمين تم التقاطها في صورة جديدة مذهلة لوكالة ناسا
— تمكن علماء الفلك من إلقاء نظرة نادرة على أقدم مستعر أعظم معروف، والذي يعود تاريخه إلى العام 185
– تثير هذه المستعرات الأعظم عاصفة، وتساهم في الحياة الكونية والموت
كان عالم ما قبل المراهقة مكانًا مختلفًا تمامًا عما نراه اليوم، مع بيئات أكثر تطرفًا بكثير. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن الكون كان يتكون في الغالب من الهيدروجين والهيليوم في تلك الأوقات، يتوقع علماء الفلك رؤية مستعرات عظمى قديمة ناجمة عن موت النجوم التي تحتوي على عدد أقل بكثير من العناصر الكيميائية الثقيلة، أو “المعادن”، مقارنة بالجيل الحالي من النجوم “الغنية بالمعادن”. مثل الشمس.
وبالتالي، فإن مقارنة هذه المستعرات الأعظمية القديمة مع النجوم الضخمة التي تنفجر في الكون المحلي يمكن أن تساعد العلماء على فهم أفضل لكيفية إثراء النجوم أثناء تكوينها بالمعادن التي شكلتها النجوم المبكرة وانتشرت عبر الكون عند موتها.
يقول ماثيو سيبرت، قائد التحليل الطيفي للمستعرات الأعظمية JADES: “نحن نفتح نافذة جديدة على الكون العابر”. “تاريخيًا، كلما فعلنا ذلك، وجدنا أشياء مثيرة للغاية – أشياء لم نتوقعها.”
وتم تقديم النتائج التي توصل إليها الفريق في مؤتمر صحفي في الاجتماع 244 للجمعية الفلكية الأمريكية في ماديسون بولاية ويسكونسن، يوم الاثنين (10 يونيو).