أظهرت ملاحظات جديدة أن النجم الضخم الذي انفجر في مجرة Pinwheel في شهر مايو قد فقد بشكل غير متوقع ما يعادل كتلة شمسية تقريبًا خلال السنوات الأخيرة من حياته قبل أن يتحول إلى مستعر أعظم. يكشف هذا الاكتشاف المزيد عن نهاية أيام الكتلة الغامضة النجوم.
في ليلة 19 مايو، كان عالم الفلك الياباني الهاوي كويتشي إيتاجاكي يجري مسحًا منتظمًا للمستعر الأعظم باستخدام التلسكوبات المتمركزة في ثلاثة مراصد نائية منتشرة في جميع أنحاء البلاد. وكانت تقع، على سبيل المثال، في ياماغاتا وأوكاياما وفي جزيرة شيكوكو.
يتمتع علماء الفلك الهواة بتاريخ طويل في اكتشاف النجوم المتفجرة قبل أن يكتشفها المحترفون: فقد جمع إيتاجاكي أكثر من 170 نجمًا، متفوقًا للتو على حصيلة عالم الفلك البريطاني الهاوي توم بولز التي تزيد عن 150 نجمًا. ومع ذلك، عندما اكتشف إيتاجاكي ضوء SN 2023ixf، عرف على الفور أنه وجد شيئًا مميزًا. وذلك لأن هذا النجم قد انفجر في مجرة Pinwheel القريبة (Messier 101)، والتي يبلغ عددها 20 مليونًا فقط. سنة ضوئية بعيدا في كوكبة أورسا ميجور، الدب الأكبر. من الناحية الكونية، هذا قريب جدًا.
متعلق ب: شاهد المستعر الأعظم الجديد وهو يتألق في صورة Pinwheel Galaxy المذهلة
وبعد فترة وجيزة، بدأ علماء الفلك الهواة في جميع أنحاء العالم بالتحديق في SN 2023ixf لأن دولاب الهواء بشكل عام هي مجرة مشهورة يجب مراقبتها. ومع ذلك، فإن التسرع هو المفتاح عندما يتعلق الأمر بمراقبة المستعر الأعظم: يحرص علماء الفلك على فهم ما يحدث بالضبط في اللحظات التي تلي تحول النجم إلى مستعر أعظم. ومع ذلك، في كثير من الأحيان، يتم رصد المستعر الأعظم بعد عدة أيام من وقوع الانفجار، لذلك لا يتمكنون من رؤية مراحله الأولى.
وبالنظر إلى مدى قرب SN 2023ixf منا نسبيًا ومدى اكتشافه في وقت مبكر، فقد كان مرشحًا رئيسيًا للدراسة الوثيقة.
انطلق إيتاجاكي إلى العمل.
وقال طالب الدراسات العليا دايتشي هيراماتسو من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) في مقالة له: “لقد تلقيت بريدًا إلكترونيًا عاجلاً من كويتشي إيتاجاكي بمجرد اكتشافه لـ SN 2023ixf”. إفادة.
السباق لفك شفرة المستعر الأعظم
بعد تنبيهه إلى المستعر الأعظم، تابع هيراماتسو وزملاؤه على الفور العديد من التلسكوبات الاحترافية المتاحة لهم بما في ذلك تلسكوب المرايا المتعددة (MMT) بطول 6.5 متر في مرصد فريد لورانس ويبل على جبل هوبكنز في أريزونا. وقاموا بقياس طيف ضوء المستعر الأعظم، وكيف تغير هذا الضوء خلال الأيام والأسابيع القادمة. عند رسمها على الرسم البياني، يشكل هذا النوع من البيانات “منحنى خفيفًا”.
أظهر الطيف من SN 2023ixf أنه كان من النوع الثاني من المستعرات الأعظم – فئة من انفجارات المستعرات الأعظم التي تنطوي على نجم تبلغ كتلته أكثر من ثمانية أضعاف كتلة النجم. الشمس. في حالة SN 2023ixf، أشارت عمليات البحث في الصور الأرشيفية لدولاب الهواء إلى أن النجم المنفجر ربما كانت كتلته تتراوح بين 8 و10 أضعاف كتلة شمسنا. كان الطيف أيضًا أحمر جدًا، مما يشير إلى وجود الكثير من الغبار بالقرب من المستعر الأعظم الذي امتص الأطوال الموجية الأكثر زرقة ولكنه سمح للأطوال الموجية الأكثر احمرارًا بالمرور. كان هذا كله نموذجيًا إلى حد ما، ولكن ما كان استثنائيًا بشكل خاص هو شكل منحنى الضوء.
عادة، يواجه المستعر الأعظم من النوع الثاني ما يسميه علماء الفلك “اندلاع الصدمة” في وقت مبكر جدًا من تطور المستعر الأعظم، حيث تتوسع موجة الانفجار إلى الخارج من داخل النجم وتخترق سطح النجم. ومع ذلك، لم يكن هناك أي نتوء في منحنى الضوء من وميض الضوء المعتاد الناتج عن هذه الصدمة. ولم تظهر لعدة أيام. هل كان هذا مستعرًا أعظم بالحركة البطيئة أم كان شيئًا آخر يجري على قدم وساق؟
وقال هيراماتسو: “إن الاختراق المفاجئ للصدمة هو دليل مباشر على وجود مواد كثيفة من فقدان الكتلة الأخيرة”. “لقد كشفت ملاحظاتنا الجديدة عن قدر كبير وغير متوقع من فقدان الكتلة – بالقرب من كتلة الشمس – في العام الأخير قبل الانفجار.”
تخيل، إذا صح التعبير، نجمًا غير مستقر ينفث كميات هائلة من المواد من سطحه. وهذا يخلق سحابة غبار من المواد النجمية المقذوفة في جميع أنحاء النجم المنكوب. لذلك، لا ينبغي لموجة صدمة المستعر الأعظم أن تندلع عبر النجم فحسب، مما يؤدي إلى تفجيره إلى أجزاء، بل يجب أيضًا أن تمر عبر كل هذه المواد المقذوفة قبل أن تصبح مرئية. على ما يبدو، استغرق هذا عدة أيام للمستعر الأعظم المعني.
غالبًا ما تفقد النجوم الضخمة كتلتها، انظر فقط إلى ذلك منكب الجوزاءخدعة ‘s خلال أواخر عام 2019 وأوائل عام 2020، عندما قذفت سحابة من المادة مع عشرة أضعاف الكتلة أرض‘س قمر مما أدى إلى حجب بعض ضوء منكب الجوزاء، مما جعله يبدو خافتًا. ومع ذلك، منكب الجوزاء ليست على استعداد للذهاب السوبرنوفا حتى الآن، وبحلول الوقت الذي يحدث فيه ذلك، ستكون السحابة المقذوفة قد تحركت بعيدًا بما يكفي عن النجم حتى يصبح اختراق الصدمة مرئيًا على الفور. وفي حالة SN 2023ixf، كانت المادة المقذوفة لا تزال قريبة جدًا من النجم، مما يعني أنها تم قذفها مؤخرًا فقط، ولم يتوقع علماء الفلك ذلك.
تمكن مشرف هيراماتسو في CfA، إيدو بيرجر، من مراقبة SN 2023ixf باستخدام مصفوفة دون المليمترية على مونا كيا في هاواي، والتي ترى الكون في أطوال موجية طويلة. وكان قادرا على رؤية الاصطدام بين موجة الصدمة المستعر الأعظم والسحابة المحيطة بالنجم.
قال بيرغر: “الطريقة الوحيدة لفهم كيفية تصرف النجوم الضخمة في السنوات الأخيرة من حياتها حتى نقطة الانفجار هي اكتشاف المستعرات الأعظم عندما تكون صغيرة جدًا، ويفضل أن تكون قريبة، ثم دراستها عبر أطوال موجية متعددة”. “باستخدام كل من التلسكوبات البصرية والمليمترية، تمكنا بشكل فعال من تحويل SN 2023ixf إلى كائن وقت آلة لإعادة بناء ما كان يفعله نجمه السابق حتى لحظة وفاته.”
والسؤال إذن هو ما سبب عدم الاستقرار؟
النجوم، هم مثل البصل تمامًا
يمكننا أن نفكر في نجم ضخم متطور مثل البصلة، ذات طبقات مختلفة. تتكون كل طبقة من عنصر مختلف، يتم إنتاجه عن طريق الاحتراق النووي المتسلسل في طبقات النجم مع تقدم عمر الجسم النجمي وانقباض قلبه وزيادة سخونته. الطبقة الخارجية هي الهيدروجين، ثم تصل إلى الهيليوم. بعد ذلك، تمر عبر الكربون والأكسجين والنيون والمغنيسيوم على التوالي حتى تصل إلى السيليكون في القلب. هذا السيليكون قادر على الخضوع الاندماج النووي التفاعلات لتكوين الحديد، وهذا هو المكان الذي يتوقف فيه الاندماج النووي في قلب النجم الضخم، حيث يتطلب الحديد كمية من الطاقة ليتم وضعها في التفاعل أكثر مما يخرج منه، وهو أمر غير فعال بالنسبة للنجم.
وهكذا ينطفئ القلب، وينهار النجم عليه ثم يرتد وينفجر إلى الخارج.
قصص ذات الصلة:
– لا تزال المئات من بقايا المستعر الأعظم مخفية في مجرتنا. يريد هؤلاء الفلكيون العثور عليهم
توصلت دراسة إلى أن الثقب الأسود الأول الذي صورته البشرية يدور حول نفسها
– تستمر الثقوب السوداء في “تجشؤ” النجوم التي دمرتها قبل سنوات، ولا يعرف علماء الفلك السبب
أحد الاحتمالات هو أن المراحل النهائية لحرق العناصر عالية الكتلة داخل النجم، مثل السيليكون (الذي يتم استهلاكه في غضون يوم تقريبًا)، تكون معطلة، مما يتسبب في نبضات من الطاقة ترتعش عبر النجم وترفع المواد بعيدًا سطحه. إنه بالتأكيد شيء سيبحث عنه علماء الفلك في المستقبل، بعد أن تمكنوا من رؤيته في مستعر أعظم قريب نسبيًا.
ما تخبرنا به قصة SN 2023ixf هو، على أقل تقدير، أنه على الرغم من كل المسوحات المهنية التي تبحث عن الأجسام العابرة مثل المستعرات الأعظم، لا يزال بإمكان علماء الفلك الهواة إحداث فرق.
قال هيراماتسو: “لولا عمل إيتاجاكي وتفانيه، كنا قد فوتنا الفرصة لاكتساب فهم نقدي لتطور النجوم الضخمة وانفجارات المستعرات الأعظم الخاصة بها”.
تقديرًا لعمله، تم إدراج إيتاجاكي، الذي استمر في إجراء ملاحظات على المستعرات الأعظم التي كانت مفيدة لفريق CfA، كمؤلف في الورقة التي تصف نتائجها. تم نشر هذه الورقة في 19 سبتمبر رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.