بقلم ويل دنهام
واشنطن (رويترز) – عندما انفجر نجم تصل كتلته إلى 20 مرة كتلة شمسنا في مجرة قريبة كان الانفجار عنيفا لدرجة أنه كان مرئيا بالعين المجردة من النصف الجنوبي للكرة الأرضية لمدة أسابيع في عام 1987. ذرية ذلك المستعر الأعظم – جسم كثيف للغاية يسمى النجم النيوتروني.
قال باحثون يوم الخميس إن أداتين على تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) رصدتا المستعر الأعظم بأطوال موجية للأشعة تحت الحمراء، رصدتا أدلة كيميائية تشير إلى ذرات الأرجون والكبريت، مما يشير إلى أن نجمًا نيوترونيًا حديث الولادة يكتنفه الحطام الذي خلفه الانفجار.
يمكن لمثل هذه الانفجارات أن تشكل نوعين مختلفين من الأجسام المدمجة الغريبة: ثقب أسود أو نجم نيوتروني. تحل ملاحظات ويب اللغز الذي نتج عن هذا المستعر الأعظم.
وقال أستاذ الفيزياء الفلكية كلايس فرانسون من جامعة ستوكهولم في السويد، والمؤلف الرئيسي: “بعد متابعة المستعر الأعظم والبحث عن الجسم المضغوط لأكثر من ثلاثة عقود، من المثير أن نعثر أخيرًا على الدليل المفقود للنجم النيوتروني، وذلك بفضل تلسكوب جيمس ويب الفضائي”. من الدراسة المنشورة في مجلة العلوم.
وقال باتريك كافانا، المؤلف المشارك في الدراسة، والمحاضر في قسم الفيزياء التجريبية بجامعة ماينوث في أيرلندا: “النجوم النيوترونية عبارة عن بقايا مدمجة كثيفة للغاية من انفجار نجم ضخم”. “إنها قابلة للمقارنة بضغط كل كتلة الشمس في حجم مدينة. إنها كثيفة جدًا لدرجة أن ملعقة كبيرة من النجم النيوتروني يمكن أن تزن ما يعادل وزن جبل.”
حدث هذا المستعر الأعظم، الذي يُطلق عليه المستعر الأعظم 1987A، على بعد 160 ألف سنة ضوئية من الأرض في سحابة ماجلان الكبرى، وهي مجرة قزمة مجاورة لمجرتنا درب التبانة. السنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء خلال عام، وهي 5.9 تريليون ميل (9.5 تريليون كيلومتر). وكان للنجم، بسبب كتلته الكبيرة، عمر قصير نسبيًا يبلغ حوالي 20 مليون سنة، أي أقل بكثير من عمر شمسنا.
شوهد الضوء الناتج عن الانفجار من الأرض في 24 فبراير 1987، في اليوم التالي لاكتشاف انفجار النيوترينوات – وهي جسيمات دون ذرية تنتج بكميات هائلة عندما ينهار قلب نجم كبير – والتي نتجت عن المستعر الأعظم. وكانت هذه هي المرة الأولى منذ عام 1604 التي يمكن فيها رؤية المستعر الأعظم بالعين المجردة.
النجوم التي تبلغ كتلتها ما لا يقل عن ثمانية إلى 10 أضعاف كتلة الشمس تنتهي حياتها في مستعر أعظم، مما يؤدي إلى تفجير الكثير من مادتها في الفضاء بعد انهيار قلب النجم، ولكنها تترك وراءها بقايا. وعلى الرغم من أن هذه الانفجارات كارثية، إلا أنها المصدر الرئيسي للعناصر الكيميائية بما في ذلك الكربون والأكسجين والسيليكون والحديد التي تجعل الحياة ممكنة.
أما البقية، اعتمادًا على حجم النجم المنكوب، فيمكن أن تكون إما نجمًا نيوترونيًا أو ثقبًا أسود، وهو جسم تكون جاذبيته قوية جدًا بحيث لا يستطيع حتى الضوء الإفلات منه.
في حالة المستعر الأعظم 1987A، أشار حجم النجم ومدة انفجار النيوترينو إلى أن البقية ستكون نجمًا نيوترونيًا، لكن لم يتم تأكيد ذلك من خلال الأدلة المباشرة.
وقال كافانا: “لم يتم العثور على دليل مباشر على أي من هذه الأجسام الغريبة بعد وقت قصير من انفجار المستعر الأعظم، حتى الآن”.
اكتشفت أدوات ويب ذرات الأرجون والكبريت التي تم تجريد إلكتروناتها الخارجية، مما يعني أنها “متأينة”. درس الباحثون سيناريوهات مختلفة ووجدوا أنه من الممكن ترك هذه الذرات هناك في تلك الحالة فقط عن طريق الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية الصادرة عن نجم نيوتروني.
يعمل الباحثون الآن على تحديد نوع النجم النيوتروني: نوع سريع الدوران يسمى النجم النابض ذو مجال مغناطيسي قوي أو نوع أكثر “هدوءًا” ذو مجال مغناطيسي ضعيف.
وتمثل النتائج إنجازًا آخر لشركة ويب، التي دخلت الخدمة في عام 2022.
تشكل الغبار الذي تبلغ كتلته أكثر من 200 ألف مرة من كتلة الأرض كحطام بعد الانفجار، مما يجعل المنطقة المحيطة بالنجم النيوتروني الناتج معتمة للغاية بحيث لا يمكن دراستها باستخدام التلسكوبات التي تركز على الأطوال الموجية الضوئية أو فوق البنفسجية. لكن ويب يركز على الأشعة تحت الحمراء.
وقال مايك بارلو، عالم الفلك والمؤلف المشارك في الدراسة بجامعة كوليدج لندن: “في الأشعة تحت الحمراء، يكون هذا الغبار أكثر شفافية”.
(تقرير بقلم ويل دونهام، تحرير روزالبا أوبراين)