اكتشف علماء الفلك ، أثناء سعيهم للعثور على مصدر أحد ألمع وأقوى الانفجارات في الكون ، طريقة فوضوية جديدة يمكن أن تموت بها النجوم.
تم اكتشاف الوميض الساطع لضوء أشعة غاما لأول مرة بواسطة مرصد نيل جيريلز سويفت التابع لوكالة ناسا في 19 أكتوبر 2019. واستمر الانفجار ما يزيد قليلاً عن دقيقة – يعتبر طويلاً ، مثل أي انفجار لأشعة غاما ، أو GRB ، يستمر لأكثر من ثانيتين. .
تم إرجاع معظم GRBs إلى انهيار النجوم التي لا تقل كتلتها عن 10 أضعاف كتلة شمسنا أو إلى الاندماجات بين النجوم النيوترونية – البقايا الكثيفة المتبقية عندما تنفجر النجوم الكبيرة.
لكن انفجار أكتوبر 2019 ، المسمى GRB 191019A ، جاء من مصدر مختلف ، وكشف عن نوع من الموت النجمي الذي تم افتراضه ولكن لم يتم ملاحظته.
يعتقد علماء الفلك أن الانفجار حدث عندما اصطدمت النجوم ، أو ربما بقايا النجوم ، داخل بيئة مزدحمة بالقرب من الثقب الأسود الهائل في مركز مجرة قديمة. دراسة تفصيلية عن النتائج نُشرت يوم الخميس في مجلة Nature Astronomy.
قال المؤلف المشارك في الدراسة وين فاي فونغ ، الأستاذ المساعد للفيزياء وعلم الفلك في جامعة نورث وسترن في واينبرغ: “لكل مائة حدث تتناسب مع مخطط التصنيف التقليدي لانفجارات أشعة غاما ، هناك كرة غريبة واحدة على الأقل ترمي بنا إلى حلقة.” كلية الآداب والعلوم ، في بيان. “ومع ذلك ، فإن هذه الكرات الغريبة هي التي تخبرنا أكثر عن التنوع المذهل للانفجارات التي يستطيع الكون القيام بها.”
كيف تموت النجوم
بمرور الوقت ، لاحظ علماء الفلك ما يصنفونه على أنه ثلاث طرق رئيسية يمكن أن تموت بها النجوم ، اعتمادًا على كتلتها. النجوم ذات الكتلة الأقل مثل شمسنا تزيل طبقاتها الخارجية مع تقدم العمر ، لتصبح في النهاية نجومًا قزمة بيضاء ميتة.
النجوم الضخمة تحترق من خلال العناصر الشبيهة بالوقود في قلبها وتتحطم في انفجارات تسمى المستعرات الأعظمية. يمكن لهذه الانفجارات العنيفة والمدمرة أن تترك وراءها بقايا كثيفة مثل النجوم النيوترونية أو تؤدي إلى تكوين ثقوب سوداء.
ينتج شكل ثالث من موت النجوم عندما تبدأ النجوم النيوترونية أو الثقوب السوداء في الدوران حول بعضها البعض في نظام ثنائي وتدور بشكل حلزوني أقرب إلى بعضها البعض حتى تصطدم وتنفجر. لكن قد يحتاج علماء الفلك إلى إضافة سيناريو رابع إلى القائمة.
قال المؤلف الرئيسي للدراسة أندرو ليفان ، أستاذ الفيزياء الفلكية في جامعة رادبود في نيميغن بهولندا ، في بيان: “تظهر نتائجنا أن النجوم يمكن أن تقضي على زوالها في بعض المناطق الأكثر كثافة في الكون ، حيث يمكن دفعها للتصادم”. . “هذا مثير لفهم كيفية موت النجوم وللإجابة على أسئلة أخرى ، مثل المصادر غير المتوقعة التي قد تخلق موجات الجاذبية التي يمكننا اكتشافها على الأرض.”
يمكن أن تحدث موجات الجاذبية ، أو التموجات في الزمكان التي تنبأ بها ألبرت أينشتاين لأول مرة واكتُشفت في البداية في عام 2016 ، عندما تصطدم النجوم النيوترونية أو الثقوب السوداء.
لماذا يمكن أن تخفي المجرات القديمة موت النجوم
أثناء بحثهم عن أصل انفجار أشعة جاما ، استخدم علماء الفلك تلسكوب الجوزاء الجنوبي الموجود في تشيلي لمراقبة الشفق اللاحق للانفجار الكوني. أشارت ملاحظاتهم إلى موقع على بعد أقل من 100 سنة ضوئية من قلب مجرة قديمة.
لكن العلامات الدالة على وجود سوبر نوفا كانت مفقودة.
وقالت المؤلفة المشاركة في الدراسة جيليان راستينجاد ، وهي طالبة دكتوراه في علم الفلك في نورث وسترن ، في بيان: “إن عدم وجود سوبر نوفا المصاحب لـ GRB 191019A الطويل يخبرنا أن هذا الانفجار ليس انهيارًا نموذجيًا هائلًا للنجم”. “موقع GRB 191019A ، المضمن في نواة المجرة المضيفة ، يثير نظرية متوقعة ولكن لم يتم إثباتها بعد حول كيفية تشكل مصادر انبعاث الموجات الثقالية.”
المجرات القديمة ، التي قد يصل عمرها إلى مليارات السنين ، ليست محاور لتكوين النجوم النشط. لكن هذه المجرات الأقدم مليئة في جوهرها بالنجوم والبقايا مثل الأقزام البيضاء والثقوب السوداء والنجوم النيوترونية. بالمقارنة مع المجرات الأصغر والأكثر نموذجية ، يمكن أن تحتوي المجرات القديمة على ما يصل إلى مليون نجم أو أكثر معبأة بكثافة في قلبها.
اعتقد علماء الفلك أنه من المحتمل أن تحدث الاصطدامات النجمية في هذه المناطق الكثيفة ، خاصةً بالقرب من قوة الجاذبية القوية لثقب أسود فائق الكتلة في مركز المجرة. شبهه الباحثون بمباراة ديربي للهدم ، حيث يمكن لتأثير الجاذبية للثقب الأسود أن يرسل النجوم في اتجاهات مختلفة ، وتصطدم في النهاية بانفجارات كارثية.
لكن لم يكن لديهم دليل على أي انفجارات طويلة لأشعة غاما نشأت من المجرات القديمة – حتى الآن.
إذا كانت البيئات الفوضوية في مركز المجرات القديمة يمكن أن تؤدي إلى اصطدامات نجمية تطلق أشعة جاما القوية الساطعة ، فلماذا لم يراها علماء الفلك من قبل؟
يعتقد الباحثون أن مراكز مثل هذه المجرات القديمة مغطاة بكميات هائلة من الغاز والغبار ، مما قد يحجب انفجار أشعة جاما. هذا يعني أن حدث 2019 كان استثناءً.
قال فونغ ، وهو أيضًا عضو في مركز الاستكشاف متعدد التخصصات: “على الرغم من أن هذا الحدث هو الأول من نوعه الذي يتم اكتشافه ، فمن الممكن أن يكون هناك المزيد مما تخفيه الكميات الكبيرة من الغبار بالقرب من مجراتها”. والبحث في الفيزياء الفلكية في نورث وسترن. “في الواقع ، إذا كان هذا الحدث طويل الأمد ناتجًا عن دمج كائنات مضغوطة ، فإنه يساهم في زيادة عدد مجموعات GRBs التي تتحدى التصنيفات التقليدية لدينا.”
لمزيد من أخبار CNN والنشرات الإخبارية ، قم بإنشاء حساب على CNN.com