التقطت عمليات الرصد التي أجراها التلسكوب الكبير جدًا التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي (VLT ESO) الموت الانفجاري للنجم بينما كانت موجة الصدمة لا تزال تخترق السطح. للمرة الأولى، تمكن علماء الفلك من الكشف عن شكل الانفجار في مرحلته الأولى العابرة.

بعد 24 ساعة فقط، سيكون من المستحيل ملاحظة هذه المرحلة الأولية القصيرة، ولكنها تساعد في الإجابة على عدد من الأسئلة حول كيفية انفجار النجوم الضخمة على شكل مستعرات أعظم.

عندما لوحظ انفجار سوبر نوفا ليلة 10 أبريل 2024 إس إن 2024 جي جي آيوكان يانغ يي، الأستاذ المشارك في جامعة تسينغهوا، والمؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة، قد هبط للتو في سان فرانسيسكو بعد رحلة طويلة. لقد فهم أنه بحاجة إلى التصرف بسرعة.

وبعد اثنتي عشرة ساعة أرسل طلب مراقبة إلى الذي – التي، والتي تم تنفيذها بعد عملية موافقة سريعة جدًا: في 11 أبريل، تم توجيه تلسكوب VLT في تشيلي نحو المستعر الأعظم، بعد 26 ساعة فقط من الاكتشاف الأولي.

فرصة فلكية نادرة

ويقع SN 2024ggi في المجرة NGC 3621 في اتجاه كوكبة الهيدرا، على مسافة “فقط” 22 مليون سنة ضوئية، وهي قريبة جدا بالمعايير الفلكية. وباستخدام تلسكوب كبير والأدوات المناسبة، عرف الفريق الدولي أن لديهم فرصة نادرة للكشف عن شكل الانفجار بعد وقت قصير من وقوعه.

يقول ديتريش بادي، عالم الفلك في المرصد الأوروبي الجنوبي من ألمانيا: “التقطت عمليات رصد VLT الأولى مرحلة حيث انطلقت المادة، التي تسارعت بسبب انفجار بالقرب من مركز النجم، عبر سطحه. وفي غضون ساعات قليلة، كان من الممكن ملاحظة هندسة النجم وانفجاره معًا، وهو ما تم بالفعل”.

ويضيف يانغ: “توفر هندسة انفجار المستعر الأعظم معلومات أساسية حول تطور النجوم والعمليات الفيزيائية التي تؤدي إلى هذه الألعاب النارية الكونية”.

فهم ميكانيكا المستعرات الأعظم

تظل الآليات الدقيقة وراء انفجارات المستعرات الأعظم للنجوم الضخمة (تلك التي أثقل من الشمس بثماني مرات) محل نقاش وتمثل أحد الأسئلة الأساسية التي يبحث العالم العلمي عن إجابات لها. كان النجم السابق لهذا المستعر الأعظم عبارة عن عملاق أحمر ضخم تبلغ كتلته 12 إلى 15 كتلة شمسية ونصف قطر يبلغ 500 مرة نصف قطر الشمس، مما يجعل SN 2024ggi مثالًا كلاسيكيًا على انفجار نجم ضخم.

ومن المعروف أن النجم النموذجي يحافظ خلال حياته على شكل كروي بسبب توازن دقيق للغاية بين قوة الجاذبية التي تميل إلى ضغطه، وضغط التفاعل النووي الحراري، مما يؤدي إلى تمدد النجم من الداخل. عندما ينفد الوقود، يبدأ المفاعل في التعطل.

بالنسبة للنجوم الضخمة، يمثل هذا بداية المستعر الأعظم: ينهار قلب النجم المحتضر، وتسقط طبقات المادة المحيطة وترتد. تنتشر موجة الصدمة الناتجة عن الارتداد إلى الخارج، مما يؤدي إلى تدمير النجم.

عندما تخترق موجة الصدمة السطح، فإنها تطلق كمية هائلة من الطاقة – ونتيجة لذلك، يزداد سطوع المستعر الأعظم بشكل حاد ويصبح مرئيًا. وخلال مرحلة قصيرة، يمكن دراسة الشكل الأولي لـ”الاختراق” – قبل أن يبدأ الانفجار بالتفاعل مع المادة المحيطة بالنجم المحتضر.

هندسة الانفجار المخفية

وهذا هو بالضبط ما حققه علماء الفلك الآن لأول مرة باستخدام VLT التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي باستخدام إحدى الطرق القياس الطيفي.

يوضح البروفيسور وانغ ليفان من جامعة تكساس إيه آند إم، الذي بدأ حياته المهنية في علم الفلك كطالب في ESO: “يوفر القياس الطيفي معلومات حول هندسة الانفجار التي لا تستطيع أنواع الملاحظات الأخرى تقديمها لأن المقاييس الزاوية صغيرة جدًا”.

وعلى الرغم من أن النجم المنفجر يبدو كالنقطة، إلا أن استقطاب ضوءه يحمل أدلة خفية حول هندسته، تمكن العلماء من فك شفرتها، كما ورد في تقدم العلوم.

الأداة الوحيدة في نصف الكرة الجنوبي القادرة على تحديد شكل المستعر الأعظم من خلال هذه القياسات هي جهاز FORS2 مثبت على VLT. وبمساعدتها، اكتشف علماء الفلك أن القذف الأولي للمادة كان مشابهًا لشجرة الزيتون. ومع انتشار الانفجار واصطدام الانبعاثات بالمادة حول النجم، أصبح شكلها مسطحا، لكن محور التماثل ظل كما هو.

الآثار المترتبة على نماذج المستعرات الأعظم والعلوم

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

وبفضل هذه المعرفة، يستطيع علماء الفلك الآن استبعاد بعض نماذج المستعرات الأعظم الحالية وإضافة معلومات جديدة إلى النماذج المتبقية، مما يعمق فهمنا للموت العنيف للنجوم الضخمة.