اكتشف علماء الفلك مصدرًا غير معروف حتى الآن للغبار الكوني. لماذا من المهم تتبع هذا الغبار؟ حسنًا، تعمل هذه الجسيمات أساسًا كوحدات بناء للنجوم.
ووجد الفريق الدولي أن مثل هذا الغبار يمكن أن ينشأ عن طريق نوع من الانفجار الكوني الذي يحدث عندما يقوم نجم قزم أبيض ميت بتجريد المواد من رفيق نجمي، ثم يتفاعل مع الغاز من محيطه المباشر. تسمى هذه الأحداث “المستعرات الأعظم من النوع 1أ” وغالبًا ما يشار إليها باسم “الشموع القياسية” من قبل علماء الفلك لأنه يمكن استخدام ناتج الضوء الموحد لقياس المسافات الكونية.
وقال ليفان وانغ، عضو الفريق وعالم الفلك بجامعة تكساس إيه آند إم، في بيان: “إن تكوين الغبار الكوني له أهمية بالغة في علم الفلك”. “إنه يرتبط حرفيًا بجميع ظواهر الكون. لقد كان فهم العملية التي يتشكل بها أحد الأهداف الرئيسية للعديد من المهام الفلكية في العصر الحديث.”
متعلق ب: علماء الفلك يحلون لغز “الوحش الأخضر” في بقايا المستعر الأعظم الشهير (صورة)
هذه ليست المرة الأولى التي يتم فيها ربط المستعرات الأعظم بتكوين الغبار الكوني، لكن الملاحظات السابقة كانت تدور حول “المستعرات الأعظم المنهارة”.
يحدث هذا عندما ينفد نجم ضخم من إمدادات الوقود اللازمة لعمليات الاندماج النووي الجوهرية. وهذا يجبر قلب النجم على الانهيار، مما يؤدي إلى ولادة ثقب أسود أو نجم نيوتروني، في حين تنفجر الطبقات الخارجية للنجم في انفجار مستعر أعظم.
ومع ذلك، لا يُرى أن المستعرات العظمى المنهارة في مركز المجرات تحدث في المجرات الإهليلجية التي تشبه أسرابًا عملاقة من النجوم بدلاً من المجرات الحلزونية المنظمة مثل درب التبانة. وهكذا، ناضل علماء الفلك لشرح المكان الذي ينشأ فيه الغبار في المجرات الإهليلجية على وجه التحديد.
لقد قدم وانج وزملاؤه الآن إجابة؛ يمكن أن يكون هذا الغبار قادمًا من “الأقزام البيضاء مصاصي الدماء” التي تتغذى على رفيق كوني قبل أن تنفجر قممها في انفجار نووي حراري.
وقال وانغ: “جميع أشكال الحياة في الكون هي غبار كوني تشكل في عمليات مرتبطة بتطور النجوم”. “تقدم ورقتنا دليلا واضحا على تكثيف كمية هائلة من جزيئات الغبار بعد انفجار نجم قزم أبيض.”
الحياة بعد الموت للأقزام البيضاء
الأقزام البيضاء هي جثث نجمية كثيفة تولد عندما ينفد الوقود اللازم للاندماج النووي من النجوم الأصغر حجمًا، وتنهار قلوبها. ومع ذلك، فإن تلك الأجسام النجمية الصغيرة تفتقر إلى الكتلة اللازمة لإحداث انهيار كامل، مما قد يؤدي إلى ولادة ثقب أسود أو نجم نيوتروني. وبدلا من ذلك، فإنها تشكل أقزاما بيضاء.
ستخضع شمسنا لهذه العملية عندما تستنفد إمدادات الهيدروجين في قلبها خلال حوالي 5 مليارات سنة. ولكن في حين أن شمسنا ستموت وحيدة كقزم أبيض بارد، فإن بعض الأقزام البيضاء تتواجد في أنظمة ثنائية مع نجوم مصاحبة يمكنها استخدامها للعودة إلى الحياة.
إذا كانت هذه النجوم قريبة بدرجة كافية من بعضها البعض، فيمكن للقزم الأبيض “سرقة” المواد من الطبقات الخارجية لرفيقه النجمي. تشكل هذه المادة المسروقة في البداية قرصًا حول القزم الأبيض، ومن هناك تتجه نحو سطح النجم.
تتراكم هذه المادة المتراكمة في نهاية المطاف، مما يزيد من كتلة القزم الأبيض إلى ما يسمى بحد شاندراسيخار، أي ما يعادل 1.4 مرة كتلة الشمس ويمثل حد الكتلة الذي يمكن للنجم عنده أن يتحول إلى مستعر أعظم. كل هذا يؤدي في النهاية إلى انفجار نووي حراري يسمى المستعر الأعظم من النوع 1 أ.
لتحديد ما إذا كانت المستعرات الأعظم من النوع 1a يمكن أن تسبب الغبار الكوني، لاحظ وانغ وزملاؤه مستعرًا أعظم يسمى SN 2018evt لأكثر من ثلاث سنوات باستخدام مجموعة من الأدوات الفضائية، مثل تلسكوب سبيتزر الفضائي التابع لناسا ومهمة NEOWISE، والعديد من الأدوات الأرضية. المراصد.
ووجدوا أن المستعر الأعظم اصطدم بمواد تم قذفها من النجوم في النظام الثنائي، ورأوا القزم الأبيض يتغذى على رفيقه قبل مصيره النووي الحراري. لاحظ الفريق أن هذا الاصطدام يرسل موجات صادمة عبر الغاز المنبعث، مع تشكل الغبار في الغاز نفسه عندما يبرد بعد مرور موجات الصدمة.
إن التوقيع الواضح لتكوين الغبار في هذا المستعر الأعظم كان له علاقة بتعتيمه في الضوء البصري، وسطوعه في ضوء الأشعة تحت الحمراء. ومن هذا المنطلق، قدر الفريق أن الاصطدام كان مسؤولاً عن خلق كمية هائلة من الغبار تعادل حوالي 1٪ من كتلة الشمس. ومع تبريد الغاز بشكل أكبر، يعتقد الفريق أن إنتاج الغبار سيزيد بما يصل إلى 10 مرات.
وقال لينجزي وانج، عضو الفريق والعالم في مركز أمريكا الجنوبية لعلم الفلك في الأكاديمية الصينية للعلوم في تشيلي: “إن أصول الغبار الكوني كانت لغزا منذ فترة طويلة”. “يمثل هذا البحث أول اكتشاف لعملية تكوين غبار كبيرة وسريعة في المستعر الأعظم النووي الحراري الذي يتفاعل مع الغاز المحيط بالنجم.”
قصص ذات الصلة:
– قبل الانفجار مباشرة، نفث هذا النجم كتلة تعادل كتلة الشمس
– قد تحتوي بقايا انفجار المستعر الأعظم الغريبة على نجم فائق الكثافة
– قد تحتوي بقايا انفجار المستعر الأعظم الغريبة على نجم فائق الكثافة
من هذا البحث، يبدو أن المستعرات الأعظم من النوع 1a ليست فعالة تمامًا في إنتاج الغاز مثل نظيراتها المنهارة في قلبها. قد يتم تعويض هذا النقص من خلال حقيقة أنه قد يكون هناك ما يكفي من المستعرات الأعظم من النوع 1a التي تتفاعل مع محيطها لتكون مصدرًا مهمًا، أو حتى مهيمنًا، للغبار في المجرات الإهليلجية.
وأضاف وانغ: “يقدم هذا العمل نظرة ثاقبة حول مساهمة المستعرات الأعظمية النووية الحرارية في الغبار الكوني، ومن المتوقع العثور على المزيد من هذه الأحداث في عصر تلسكوب جيمس ويب الفضائي”. للكشف عن الغبار.”
تظهر اكتشافات الفريق أن الأقزام البيضاء يمكن أن تلعب أيضًا دورًا مهمًا في الدورة المستمرة لتكوين النجوم وتدميرها، وكذلك في العمليات التي تؤدي إلى ظهور الكواكب، وأحيانًا الحياة كما نعرفها.
وقال آندي هاول، عالم مرصد لاس كومبريس: “إن تكوين الغبار هو مجرد غاز يبرد بدرجة كافية ليتكثف”. “في يوم من الأيام، سوف يتكثف هذا الغبار في الكواكب المصغرة، وفي نهاية المطاف، الكواكب. هذه هي بداية الخلق من جديد في أعقاب موت النجوم. ومن المثير أن نفهم حلقة أخرى في دائرة الحياة والموت في الكون.”
نُشر البحث يوم الجمعة (9 فبراير) في مجلة Nature Astronomy.