ما هو المستعر الأعظم؟

تظهر صورة شاندرا بالأشعة السينية Cassiopeia A (Cas A ، باختصار) ، أصغر بقايا مستعر أعظم في درب التبانة.

(الصورة: © NASA / CXC / MIT / UMass Amherst / M.D. Stage et al.)

يظهر نجم ساطع بشكل واضح في زاوية من سماء الليل - لم يكن موجودًا قبل بضع ساعات ، ولكنه يحترق الآن مثل منارة.

لم يكن هذا النجم الساطع في الواقع نجمًا ، على الأقل ليس بعد الآن. نقطة الضوء الرائعة هي انفجار نجم وصل إلى نهاية حياته ، والمعروف باسم المستعر الأعظم.

يمكن للمستعرات الأعظمية أن تتفوق لفترة وجيزة على المجرات بأكملها وتشع طاقة أكبر من شمسنا طوال حياتها. إنها أيضًا المصدر الأساسي للعناصر الثقيلة في الكون. وفقًا لوكالة ناسا ، فإن المستعرات الأعظمية هي "أكبر انفجار يحدث في الفضاء".

تاريخ ملاحظات السوبرنوفا

سجلت حضارات مختلفة سوبرنوفا قبل وقت طويل من اختراع التلسكوب. أقدم مستعر أعظم مسجل هو RCW 86 ، والذي شاهده علماء الفلك الصينيون في 185 م. تشير سجلاتهم إلى أن هذا "النجم الضيف" بقي في السماء لمدة ثمانية أشهر ، وفقًا لوكالة ناسا.

قبل أوائل القرن السابع عشر (عندما أصبحت التلسكوبات متاحة) ، لم يكن هناك سوى سبعة مستعرات أعظم مسجلة ، وفقًا لموسوعة بريتانيكا.

ما نعرفه اليوم باسم سديم السرطان هو أشهر هذه المستعرات الأعظمية. سجل علماء الفلك الصينيون والكوريون هذا الانفجار النجمى في سجلاتهم عام 1054 ، وربما شاهده الأمريكيون الجنوبيون الجنوبيون أيضًا (وفقًا للوحات الصخرية التي شوهدت في أريزونا ونيو مكسيكو). كان المستعر الأعظم الذي شكل سديم السرطان مشرقاً لدرجة أن الفلكيين استطاعوا رؤيته خلال النهار.

وقعت مستعرات عظمى أخرى لوحظت قبل اختراع التلسكوب في 393 ، 1006 ، 1181 ، 1572 (درسها عالم الفلك الشهير تايكو براهي) و 1604. كتب براهي عن ملاحظاته عن "النجم الجديد" في كتابه "De nova stella ، "الذي أدى إلى اسم" نوفا ". لكن نوفا تختلف عن المستعر الأعظم. كلاهما انفجارات مفاجئة من السطوع حيث تنفجر الغازات الساخنة إلى الخارج ، ولكن بالنسبة للمستعر الأعظم ، يكون الانفجار كارثيًا ويدل على نهاية حياة النجم ، وفقًا لـ Encyclopedia Britannica.

لم يستخدم مصطلح "السوبرنوفا" حتى ثلاثينيات القرن العشرين. كان أول استخدام له من قبل والتر بادي وفريتز زويكي في مرصد ماونت ويلسون ، الذين استخدموه فيما يتعلق بحدث انفجار لاحظوه ، يسمى S Andromedae (المعروف أيضًا باسم SN 1885A). كانت تقع في مجرة ​​أندروميدا. واقترحوا أيضًا أن النجوم الفائقة تحدث عندما تنهار النجوم العادية إلى نجوم نيوترونية.

في العصر الحديث ، كان أحد أشهر المستعرات الأعظمية هو SN 1987A من عام 1987 ، والذي لا يزال يدرسه علماء الفلك لأنهم يستطيعون رؤية كيف تتطور المستعر الأعظم في العقود القليلة الأولى بعد الانفجار.

موت نجم

في المتوسط ​​، ستحدث مستعر أعظم مرة واحدة كل 50 عامًا في مجرة ​​بحجم درب التبانة. بعبارة أخرى ، ينفجر النجم كل ثانية أو نحو ذلك في مكان ما من الكون ، وبعضها ليس بعيدًا جدًا عن الأرض. منذ حوالي 10 ملايين سنة ، قامت مجموعة من المستعرات الأعظمية بإنشاء "فقاعة محلية" ، وهي فقاعة غاز على شكل 300 سنة على شكل فول سوداني في الوسط النجمي الذي يحيط بالنظام الشمسي.

يعتمد بالضبط كيف يموت النجم جزئيًا على كتلته. شمسنا ، على سبيل المثال ، ليس لديها كتلة كافية لتنفجر على أنها مستعر أعظم (على الرغم من أن الأخبار عن الأرض لا تزال غير جيدة ، لأنه بمجرد نفاد الشمس من وقودها النووي ، ربما في غضون بضع مليارات من السنين ، سوف تنتفخ إلى عملاق أحمر من المرجح أن يتبخر عالمنا ، قبل أن يبرد تدريجيًا إلى قزم أبيض). ولكن مع المقدار الصحيح من الكتلة ، يمكن للنجم أن يحترق في انفجار ناري.

يمكن أن يصبح النجم مستعر أعظم بإحدى طريقتين:

• مستعر أعظم من النوع الأول: يتجمع النجم المادة من جار قريب حتى يشتعل رد فعل نووي هارب.
• مستعر أعظم من النوع الثاني: ينفد النجم من الوقود النووي وينهار تحت جاذبيته.

النوع الثاني من المستعرات الأعظمية

دعونا نلقي نظرة على النوع الثاني الأكثر إثارة أولاً. لكي تنفجر النجمة على أنها مستعر أعظم من النوع الثاني ، يجب أن تكون أكبر عدة مرات من الشمس (التقديرات تتراوح من ثمانية إلى 15 كتلة شمسية). مثل الشمس ، سوف ينفد الهيدروجين ثم وقود الهيليوم في جوهره. ومع ذلك ، سيكون لديها ما يكفي من الكتلة والضغط لدمج الكربون. إليك ما سيحدث بعد ذلك:

• تتراكم عناصر أثقل تدريجياً في المركز ، وتصبح طبقات مثل البصل ، وتصبح العناصر أفتح نحو الخارج من النجم.
• بمجرد أن يتجاوز جوهر النجم كتلة معينة (حد Chandrasekhar) ، يبدأ النجم بالانفجار (لهذا السبب ، تُعرف هذه المستعرات الأعظمية أيضًا باسم المستعرات العظمى المنهارة).
• يسخن القلب ويصبح أكثر كثافة.
• في نهاية المطاف ، يرتد الانفجار الداخلي من القلب ، ويطرد المادة النجمية إلى الفضاء ، لتشكيل المستعر الأعظم.

ما تبقى هو جسم كثيف للغاية يسمى نجم نيوتروني ، جسم بحجم المدينة يمكنه أن يحزم كتلة الشمس في مساحة صغيرة.

هناك فئات فرعية من المستعرات الفائقة من النوع الثاني ، مصنفة على أساس منحنياتها الخفيفة. ينخفض ​​ضوء السوبرنوفا من النوع II-L بشكل ثابت بعد الانفجار ، بينما يبقى ضوء النوع II-P ثابتًا لفترة قبل أن يتضاءل. كلا النوعين لهما توقيع الهيدروجين في أطيافهما.

يعتقد الفلكيون أن النجوم الأكثر ضخامة من الشمس (حوالي 20 إلى 30 كتلة شمسية) قد لا تنفجر على أنها مستعر أعظم. وبدلاً من ذلك تنهار لتكوين ثقوب سوداء.

النوع الأول من المستعرات الأعظمية

تفتقر المستعرات من النوع الأول إلى توقيع الهيدروجين في أطيافها الضوئية.

يُعتقد عمومًا أن المستعرات الأعظمية من النوع Ia تنشأ من نجوم قزمة بيضاء في نظام ثنائي وثيق. بينما يتراكم غاز النجم المرافق على القزم الأبيض ، يتم ضغط القزم الأبيض تدريجيًا ، ويطلق في النهاية تفاعلًا نوويًا هاربًا داخله يؤدي في النهاية إلى انفجار فائق للمستعرات الأعظم.

يستخدم علماء الفلك المستعرات الأعظمية من النوع Ia كـ "شموع قياسية" لقياس المسافات الكونية لأنه يعتقد أن الجميع يتوهج بنفس السطوع عند ذروته.

تخضع المستعرات الفائقة من النوع Ib و Ic أيضًا لانهيار القلب تمامًا مثلما يحدث في المستعرات الفائقة من النوع الثاني ، لكنها فقدت معظم أغلفة الهيدروجين الخارجية. في عام 2014 ، اكتشف العلماء النجم المصاحب الخافت ، الذي يصعب العثور عليه إلى مستعر أعظم من نوع Ib. استغرق البحث عقدين ، حيث تألق النجم المرافق أكثر خفوتًا من المستعر الأعظم اللامع.

مسك متلبسا

وجدت الدراسات الحديثة أن المستعرات الأعظمية تهتز مثل السماعات العملاقة وتنبعث منها رطوبة مسموعة قبل أن تنفجر.

في عام 2008 ، أمسك العلماء بمستعر أعظم في عملية الانفجار لأول مرة. أثناء النظر إلى شاشة الكمبيوتر الخاصة بها ، توقعت عالمة الفلك أليسيا سودربيرغ رؤية اللطخة المتوهجة الصغيرة للمستعر الأعظم البالغ من العمر شهرًا. ولكن ما شاهدته هي وزميلها بدلاً من ذلك كان انفجارًا غريبًا ومشرقًا للغاية لمدة خمس دقائق للأشعة السينية.

مع هذه الملاحظة ، أصبحوا أول علماء الفلك الذين يمسكون بنجم في فعل الانفجار. أُطلق على المستعر الأعظم الجديد اسم SN 2008D. وقد أظهرت دراسة أخرى أن المستعر الأعظم لديه بعض الخصائص غير العادية.

"ملاحظاتنا ونمذجة تظهر أن هذا حدث غير عادي إلى حد ما ، ليتم فهمه بشكل أفضل من حيث جسم يقع عند الحدود بين المستعرات الأعظمية العادية وانفجارات أشعة غاما" ، باولو مازالي ، عالم فيزياء الفلك الإيطالي في مرصد بادوفا وماكس قال معهد بلانك للفيزياء الفلكية لموقع Space.com في مقابلة عام 2008.

شارك في التغطية إليزابيث هاول ونولا تايلور ريد ، المساهمون في موقع Space.com

مصادر إضافية

• ناقش علماء الفلك في مجلة ساينس "The Metamorphosis of Supernova SN 2008D."
• في علم الفلك والفيزياء الفلكية ، تعاون الفلكيون في مقال بعنوان "القيود المفروضة على انبعاثات النيوترينو عالية الطاقة من SN 2008D."
• أعلن بيان صحفي لوكالة ناسا لعام 2008 عن ملاحظة انفجار مستعر أعظم.