قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
وشهد تلسكوب جيمس ويب الفضائي والمراصد الأخرى انفجارا هائلا في الفضاء أدى إلى نشوء عناصر كيميائية نادرة بعضها ضروري للحياة.
كان الانفجار، الذي وقع في 7 مارس، ثاني ألمع انفجار لأشعة جاما شهدته التلسكوبات على الإطلاق خلال أكثر من 50 عامًا من عمليات الرصد، أي أكثر سطوعًا بمليون مرة من مجرة درب التبانة بأكملها مجتمعة. إن انفجارات أشعة جاما هي انبعاثات قصيرة من أكثر أشكال الضوء نشاطًا.
من المحتمل أن يكون هذا الانفجار المحدد، المسمى GRB 230307A، قد نشأ عندما اندمج نجمان نيوترونيان – بقايا النجوم الكثيفة بشكل لا يصدق بعد السوبرنوفا – في مجرة تبعد حوالي مليار سنة ضوئية. بالإضافة إلى إطلاق انفجار أشعة غاما، أدى الاندماج إلى خلق كيلونوفا، وهو انفجار نادر يحدث عندما يندمج نجم نيوتروني مع نجم نيوتروني آخر أو ثقب أسود، وفقًا لدراسة نشرت يوم الأربعاء في مجلة نيتشر.
وقال المؤلف الرئيسي للدراسة أندرو ليفان، أستاذ الفيزياء الفلكية في جامعة رادبود في الولايات المتحدة: “لا يوجد سوى عدد قليل من الكيلونوفا المعروفة، وهذه هي المرة الأولى التي نتمكن فيها من النظر إلى آثار الكيلونوفا باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي”. هولندا. كان ليفان أيضًا جزءًا من الفريق الذي اكتشف الكيلونوفا لأول مرة في عام 2013.
بالإضافة إلى ويب، قام تلسكوب فيرمي لأشعة غاما الفضائي التابع لناسا، ومرصد نيل جيريلز سويفت، والقمر الصناعي لمسح الكواكب الخارجية العابرة، برصد الانفجار وتتبعه إلى اندماج النجم النيوتروني. تم استخدام ويب أيضًا للكشف عن التوقيع الكيميائي للتيلوريوم في أعقاب الانفجار.
ويستخدم التيلوريوم، وهو معدن نادر، لتلوين الزجاج والسيراميك، وله دور في عملية تصنيع الأقراص المضغوطة وأقراص الفيديو الرقمية القابلة لإعادة الكتابة، وفقا للجمعية الملكية للكيمياء. ويتوقع علماء الفلك أن عناصر أخرى قريبة من التيلوريوم في الجدول الدوري، بما في ذلك اليود، وهو ضروري لجزء كبير من الحياة على الأرض، من المحتمل أن تكون موجودة في المواد الصادرة عن الكيلونوفا.
قال ليفان: «بعد ما يزيد قليلاً عن 150 عامًا منذ أن كتب ديمتري مندليف الجدول الدوري للعناصر، أصبحنا الآن أخيرًا في وضع يسمح لنا ببدء ملء تلك الفراغات الأخيرة من الفهم حيث تم صنع كل شيء، وذلك بفضل ويب».
تتبع الانفجارات النجمية
ولطالما اعتقد علماء الفلك أن اندماجات النجوم النيوترونية هي المصانع السماوية التي تنتج عناصر نادرة أثقل من الحديد. لكن كان من الصعب تعقب الأدلة.
تعتبر Kilonovae أحداثًا نادرة، مما يجعل من الصعب مراقبتها. لكن علماء الفلك يبحثون عن انفجارات أشعة جاما القصيرة، والتي تدوم حوالي ثانيتين فقط على أقصى تقدير، باعتبارها منتجات ثانوية منبهة للأحداث النادرة.
والأمر غير المعتاد في هذا الانفجار هو أنه استمر لمدة 200 ثانية، مما يجعله انفجارًا طويلًا لأشعة غاما. عادةً ما ترتبط هذه الانفجارات الممتدة بالمستعرات الأعظم التي تنشأ عندما تنفجر النجوم الضخمة.
“هذا الانفجار هو الطريق إلى الفئة الطويلة. انها ليست بالقرب من الحدود. وقال إريك بيرنز، المؤلف المشارك في الدراسة، والأستاذ المساعد في الفيزياء وعلم الفلك بجامعة ولاية لويزيانا، في بيان: “لكن يبدو أنها قادمة من نجم نيوتروني مندمج”.
اكتشف فيرمي في البداية انفجار أشعة غاما، واستخدم علماء الفلك مراصد أرضية وفضائية لتتبع التغيرات في السطوع في أعقاب الانفجار في أشعة غاما والأشعة السينية والموجات الضوئية المرئية والأشعة تحت الحمراء والراديو. تشير التغيرات السريعة في الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء إلى أنه كيلونوفا.
وقال المؤلف المشارك في الدراسة أوم شاران سلفيا، الباحث في مرصد بريرا الفلكي التابع للمعهد الوطني للفيزياء الفلكية في إيطاليا، في بيان: “هذا النوع من الانفجارات سريع للغاية، حيث تتوسع المواد الموجودة في الانفجار بسرعة أيضًا”. “مع توسع السحابة بأكملها، تبرد المادة بسرعة وتصبح ذروة ضوءها مرئية بالأشعة تحت الحمراء، وتصبح أكثر احمرارًا على فترات زمنية تتراوح من أيام إلى أسابيع.”
استخدم الفريق أيضًا ويب لتتبع رحلة النجوم النيوترونية قبل انفجارها.
ذات مرة، كانا نجمين ضخمين في نظام ثنائي موجود في مجرة حلزونية. انفجر أحد الزوجين على شكل مستعر أعظم، تاركًا وراءه نجمًا نيوترونيًا، ثم حدث نفس الشيء للنجم الآخر. أطلقت هذه الأحداث المتفجرة النجوم من مجرتها وبقيا كزوجين، يسافران لمسافة 120 ألف سنة ضوئية قبل أن يندمجا عدة مئات الملايين من السنين بعد طردهما من موطنهما.
العثور على العناصر الكونية
يحاول علماء الفلك تحديد كيفية إنشاء العناصر الكيميائية في الكون منذ عقود.
إن اكتشاف المزيد من الكيلونوفا في المستقبل باستخدام التلسكوبات الحساسة مثل Webb وتلسكوب Nancy Grace Roman الفضائي، المقرر إطلاقه في عام 2027، يمكن أن يوفر رؤى حول العناصر الثقيلة التي يتم إنشاؤها وإطلاقها بواسطة الانفجارات النادرة.
يريد الباحثون أيضًا العثور على المزيد من عمليات الدمج التي تؤدي إلى انفجارات أطول لأشعة جاما لتحديد ما الذي يدفعها وما إذا كان هناك أي اتصال بالعناصر التي تم إنشاؤها في هذه العملية.
لقد أدت دورة الحياة العنيفة للنجوم إلى توزيع العناصر الموجودة في الجدول الدوري في جميع أنحاء الكون، بما في ذلك العناصر الضرورية لتكوين الحياة على الأرض في المقام الأول. إن القدرة على دراسة الانفجارات النجمية مثل الكيلونوفا في السنوات الأخيرة مكّنت العلماء من الإجابة على أسئلة حول تكوين العناصر الكيميائية، مما يسمح بفهم أعمق لكيفية تطور الكون مع مرور الوقت.
وقال المؤلف المشارك في الدراسة بن جومبيرتز، الأستاذ المساعد في معهد علم فلك موجات الجاذبية وكلية الفيزياء وعلم الفلك بجامعة برمنغهام في المملكة المتحدة، في بيان له: “يوفر ويب دفعة هائلة وقد يجد عناصر أثقل”.
وقال جومبيرتز: “مع حصولنا على المزيد من الملاحظات المتكررة، ستتحسن النماذج وقد يتطور الطيف بمرور الوقت”. “لقد فتح ويب بالتأكيد الباب لفعل المزيد، وستكون قدراته تحويلية تمامًا لفهمنا للكون.”
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com