في ملاحظة رائدة، استخدم علماء الفلك الذي – التي‘s تلسكوب كبير جداً التقطت هذه الصورة انفجار نجم ضخم في نفس اللحظة التي انفجر فيها عبر سطحه، وهي الأولى من نوعها في التاريخ الكوني.

في غضون ساعات من الاكتشاف، استخدم العلماء القياس الطيفي للكشف عن شكل الانفجار الذي يشبه الزيتون، وكشفوا عن أدلة جديدة حول فيزياء المستعرات الأعظم وأعادوا تشكيل فهمنا لكيفية موت النجوم الضخمة.

لمحة نادرة عن اللحظات الأخيرة للنجم

التقطت عمليات الرصد السريعة التي أجراها التلسكوب الكبير جدًا التابع للمرصد الجنوبي الأوروبي (ESO’s VLT) الموت المتفجر لنجم ضخم تمامًا بينما كان الانفجار يخترق سطحه. ولأول مرة، تمكن علماء الفلك من الكشف عن شكل المستعر الأعظم في هذه اللحظة العابرة المبكرة. من الممكن أن تختفي هذه المرحلة القصيرة عن الأنظار خلال يوم واحد، لكنها تحمل أدلة أساسية حول كيفية إنهاء النجوم العملاقة حياتها في انفجارات قوية.

السباق مع الزمن لالتقاط الانفجار الكوني

عندما تم اكتشاف المستعر الأعظم المسمى SN 2024ggi في ليلة 10 أبريل 2024 بالتوقيت المحلي، كان يي يانج، الأستاذ المساعد في جامعة تسينغهوا في بكين، الصين، والمؤلف الرئيسي للدراسة، قد وصل للتو إلى سان فرانسيسكو بعد رحلة دولية طويلة. وإدراكًا لأهمية الحدث، تحرك بسرعة. وفي غضون 12 ساعة، قدم اقتراحًا إلى المرصد الجنوبي الأوروبي. وبعد موافقة سريعة، قام المرصد الأوروبي الجنوبي بتحويل تلسكوب VLT الخاص به في تشيلي نحو المستعر الأعظم المكتشف حديثًا في 11 أبريل، بعد 26 ساعة فقط من الاكتشاف الأولي.

مستعر أعظم قريب وفرصة ذهبية

يقع SN 2024ggi في المجرة NGC 3621، الواقعة في كوكبة هيدرا، على بعد حوالي 22 مليون سنة ضوئية، وهي مسافة قصيرة نسبيا من الناحية الكونية. وباستخدام المعدات المناسبة والتوقيت المناسب، عرف الفريق الدولي أن لديه فرصة نادرة لالتقاط صورة لهيكل الانفجار أثناء وقوعه.

يقول ديتريش بادي، عالم فلك في المرصد الأوروبي الجنوبي في ألمانيا، ومؤلف مشارك للدراسة التي نُشرت اليوم (12 نوفمبر) في مجلة “الفيزياء الفلكية” في ألمانيا: “لقد التقطت عمليات رصد VLT الأولى المرحلة التي تسارعت خلالها المادة نتيجة للانفجار بالقرب من مركز النجم الذي انطلق عبر سطح النجم. ولعدة ساعات، كان من الممكن ملاحظة هندسة النجم وانفجاره معًا، وقد تم رصدهما معًا”. تقدم العلوم.

النظر في هندسة الانفجار النجمي

يشرح يانغ: “توفر هندسة انفجار المستعر الأعظم معلومات أساسية عن التطور النجمي والعمليات الفيزيائية التي تؤدي إلى هذه الألعاب النارية الكونية”. تظل العملية الدقيقة وراء هذه الانفجارات، والتي تحدث في النجوم التي تزيد كتلتها عن ثمانية أضعاف كتلة الشمس، واحدة من أكبر الأسئلة التي لم يتم حلها في علم الفلك. كان النجم الذي أدى إلى ظهور SN 2024ggi عملاقًا أحمر ضخمًا، تبلغ كتلته حوالي 12 إلى 15 مرة كتلة الشمس ونصف قطرها 500 مرة، مما يجعله حالة كلاسيكية للحظات الأخيرة لنجم ضخم.

كيف تموت النجوم الضخمة: الانهيار والصدمة والبعث

طوال حياته، يحافظ النجم على توازن شبه مثالي بين الجاذبية التي تسحب إلى الداخل والضغط الناتج عن الاندماج النووي الذي يدفع إلى الخارج. وعندما ينفد الوقود الموجود في قلبها، ينهار هذا التوازن. ينهار مركز النجم تحت ثقله، بينما تنهار الطبقات المحيطة به، وترتد، وترسل موجة صدمية قوية تتسارع نحو الخارج، وتمزق النجم.

وعندما تصل هذه الصدمة إلى السطح، فإنها تطلق دفعة هائلة من الطاقة. يضيء النجم بشكل كبير، ويصبح مرئيًا على شكل مستعر أعظم. ولفترة قصيرة، يستطيع علماء الفلك دراسة شكل الاختراق الأولي للانفجار قبل أن يتفاعل مع المواد المحيطة.

كشف الأسرار باستخدام القياس الطيفي

باستخدام VLT الخاص بالمرصد الأوروبي الجنوبي، حقق علماء الفلك هذه الملاحظة لأول مرة من خلال تقنية تسمى “القياس الطيفي”. يقول ليفان وانغ، المؤلف المشارك والأستاذ بجامعة تكساس إيه آند إم في الولايات المتحدة، والذي كان طالبًا في المرصد الأوروبي الجنوبي في بداية حياته المهنية في علم الفلك: “يقدم القياس الطيفي معلومات حول هندسة الانفجار، لا تستطيع أنواع الرصد الأخرى تقديمها لأن المقاييس الزاوية صغيرة جدًا”.

وعلى الرغم من أن النجم المنفجر يظهر كنقطة ضوء واحدة، إلا أن أنماط استقطابه تكشف عن تفاصيل مخفية حول شكله، والتي نجح الفريق في فك شفرتها.⁽¹⁾

انفجار على شكل زيتونة

إن أداة FORS2 الموجودة على VLT هي المنشأة الوحيدة في نصف الكرة الجنوبي القادرة على قياس شكل المستعر الأعظم بهذه الطريقة. وأظهرت البيانات المأخوذة من FORS2 أن الاندفاع الأولي للمادة شكل شكلًا يشبه الزيتون. ومع توسع الانفجار نحو الخارج (انظر الفيديو أدناه) واصطدامه بالمادة المحيطة، أصبح الشكل مسطحًا، لكن محور التماثل المركزي ظل دون تغيير.

يقول يانغ: “تشير هذه النتائج إلى آلية فيزيائية مشتركة تدفع إلى انفجار العديد من النجوم الضخمة، والتي تظهر تناظرًا محوريًا محددًا جيدًا وتعمل على نطاقات واسعة”.

تُظهر الرسوم المتحركة لهذا الفنان نجمًا يتحول إلى مستعر أعظم. على بعد حوالي 22 مليون سنة ضوئية، انفجر المستعر الأعظم SN 2024ggi في المجرة NGC 3621. المصدر: ESO/L. كالسادا

إعادة كتابة الفيزياء النجمية من خلال التعاون العالمي

تسمح هذه النتائج لعلماء الفلك باستبعاد بعض نماذج المستعرات الأعظم الموجودة مع تحسين نماذج أخرى، مما يوفر رؤية جديدة حول كيفية إنهاء النجوم الضخمة لحياتها.

يقول المؤلف المشارك وعالم الفلك في المرصد الأوروبي الجنوبي فرديناندو باتات: “هذا الاكتشاف لا يعيد تشكيل فهمنا للانفجارات النجمية فحسب، بل يوضح أيضًا ما يمكن تحقيقه عندما يتجاوز العلم الحدود”. “إنه تذكير قوي بأن الفضول والتعاون والعمل السريع يمكن أن يفتح رؤى عميقة حول الفيزياء التي تشكل كوننا.”

ملحوظات

1. تمتلك جسيمات الضوء (الفوتونات) خاصية تسمى الاستقطاب. في الكرة، التي هي على شكل معظم النجوم، يتم إلغاء استقطاب الفوتونات الفردية بحيث يكون الاستقطاب الصافي للجسم صفرًا. عندما يقيس علماء الفلك صافي الاستقطاب غير الصفري، يمكنهم استخدام هذا القياس لاستنتاج شكل الجسم – نجم أو مستعر أعظم – الذي ينبعث منه الضوء المرصود.

المرجع: 12 نوفمبر 2025، تقدم العلوم.
دوى: 10.1126/sciadv.adx2925

يضم فريق البحث واي يانغ (قسم الفيزياء، جامعة تسينغهوا، الصين)، إكس وين (كلية الفيزياء وعلم الفلك، جامعة بكين للمعلمين، الصين، وجامعة تسينغهوا)، إل وانغ (قسم الفيزياء وعلم الفلك، جامعة تكساس إيه آند إم، الولايات المتحدة الأمريكية، ومعهد جورج بي وسينثيا وودز ميتشل للفيزياء الأساسية وعلم الفلك، جامعة تكساس إيه آند إم). د. بادي (المنظمة الأوروبية للبحوث الفلكية في نصف الكرة الجنوبي، ألمانيا)، جي سي ويلر (جامعة تكساس في أوستن، الولايات المتحدة الأمريكية)، أ.ف. فيليبينكو (قسم علم الفلك، جامعة كاليفورنيا، بيركلي، الولايات المتحدة الأمريكية، ومعهد هاغلر للدراسات المتقدمة، جامعة تكساس إيه آند إم، الولايات المتحدة الأمريكية)، أ. جال يام (قسم فيزياء الجسيمات والفيزياء الفلكية، معهد وايزمان للعلوم، إسرائيل)، ج. ماوند (قسم الفيزياء، رويال هولواي، جامعة لندن، المملكة المتحدة)، إس. شولز (مركز الاستكشاف والأبحاث متعدد التخصصات في الفيزياء الفلكية، جامعة نورث وسترن، الولايات المتحدة الأمريكية)، X. Ashall في INFN Sezione هنا فيرا، إيطاليا؛ NOIRLab، تشيلي)، H. جاو (جامعة بكين للمعلمين ومعهد الحدود في علم الفلك والفيزياء الفلكية، جامعة بكين للمعلمين، الصين)، P. Hoeflich (قسم الفيزياء، جامعة ولاية فلوريدا، الولايات المتحدة الأمريكية)، G. Li (جامعة تسينغهوا)، D. ميشرا (جامعة تكساس A&M وجامعة IFPA Texas A&M)، F. Patat (ESO)، KC Patra (قسم علم الفلك والفيزياء الفلكية، جامعة كاليفورنيا، سانتا كروز، الولايات المتحدة الأمريكية)، SS Vasylyev (جامعة كاليفورنيا في بيركلي)، وS. Yan (جامعة تسينغهوا).

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل, يكتشف، و أخبار.