وبشكل غير متوقع، تم العثور على العديد من العناصر المهمة للحياة في بقايا المستعرات الأعظم

تم اكتشاف مستويات عالية بشكل غير متوقع من الكلور والبوتاسيوم في الجزء الداخلي من Cassiopeia A، وهي أصغر بقايا الانفجارات النجمية المعروفة في مجرتنا. تحتوي هذه العناصر على عدد فردي من البروتونات في نواتها الذرية. ويُعتقد أنها أقل شيوعًا في الكون، ولكنها ضرورية لتكوين الكواكب والكائنات الحية. وبالتالي، فإن الاكتشاف الذي تم في Cassiopeia A يمكن أن يشير إلى مناطق في مجرة ​​درب التبانة حيث من المرجح أن توجد حياة خارج كوكب الأرض.

حتى والغريب

توجد عناصر مثل الأكسجين والمغنيسيوم بكثرة في بقايا المستعرات الأعظم، مع وجود عدد زوجي من البروتونات في القلب. العناصر “الفردية” هي بطبيعتها أقل استقرارًا ومن غير المرجح أن تتشكل من خلال الاندماج النجمي. وينعكس هذا في نماذج التطور الكيميائي لمجرتنا، والتي تتنبأ عادةً بوفرة منخفضة جدًا من العناصر الفردية.

“(ونتيجة لذلك)، ظل أصل هذه العناصر الغريبة غير واضح لفترة طويلة”، كما يقول عالم الفيزياء الفلكية كاي ماتسوناجا من جامعة كاليفورنيا. جامعة كيوتو.

ساعد التحليل الطيفي للأشعة السينية عالي الدقة في اكتشاف ذلك. تؤدي درجات الحرارة القصوى لبقايا المستعر الأعظم إلى تجريد الذرات من الإلكترونات، وتصدر الأيونات الناتجة خطوطًا مميزة. تم إطلاق مرصد الأشعة السينية الياباني XRISM (مهمة التصوير والتحليل الطيفي بالأشعة السينية) في سبتمبر 2023، وهو حساس بدرجة كافية لاكتشافها. في ديسمبر 2023، لاحظت ذات الكرسي A مرتين.

ولتقدير كمية كل عنصر، قارن العلماء الإشارات الضعيفة من العناصر الفردية مع الإشارات القوية من العناصر الزوجية، مثل الكبريت والأرجون، والتي كانت بمثابة نقاط مرجعية للقياس الأكثر دقة. ونشرت نتائج الدراسة في علم الفلك الطبيعة.

الكلور والبوتاسيوم

لقد أظهروا أن المستعر الأعظم ذو الكرسي A أنتج كمية من الكلور والبوتاسيوم أكثر بكثير مما توقعته النماذج القياسية. وهذا يعني أنه قد يتعين على المنظرين إعادة التفكير في كيفية تشكل هذه العناصر في النجوم، حيث أن بعض النماذج المقبولة بشكل عام لا تتناسب مع الشروط المحددة في Cassiopeia A.

وقال البروفيسور ستان ووسلي من جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز: “على الرغم من أن المؤلفين يؤكدون أن ملاحظاتهم تتناقض مع النماذج السابقة، إلا أن الصورة ليست واضحة تماما”. “النقطة ليست أن جميع نماذجنا خاطئة. بعضها أكثر دقة، في حين أن بعضها الآخر متوافق تمامًا مع البيانات. الشيء الرئيسي هو أن هذه الملاحظات تعطي علماء الفلك معلومات جديدة ومحددة لتحسين النماذج وفهم أفضل لما يحدث عندما ينفجر نجم ضخم.”

سمحت القياسات الجديدة أيضًا لماتسوناجا وزملائه بالبدء في اختبار بعض النظريات القديمة حول تكوين عناصر غريبة في النجوم الضخمة، على سبيل المثال، من خلال الدوران النجمي، أو التفاعلات في الأنظمة الثنائية، أو دمج طبقات الاحتراق المختلفة في داخل النجم. وحتى الآن، كان من المستحيل اختبار هذه النظريات ببيانات حقيقية.

تعترف البروفيسورة كاثرينا لودرز من جامعة واشنطن في سانت لويس: “ما زلنا لا نفهم تمامًا نوع النجوم التي ساهمت (هذه العناصر) في إمداد المجرة”. “وينطبق هذا بشكل خاص على أصل الكلور، وهو عنصر متوفر بكثرة في محيطاتنا.”

ما هو التالي

إذا تم تأكيد هذه النتائج بالنسبة لبقايا المستعرات الأعظم الأخرى، فقد يغير ذلك فهمنا لتوزيع العناصر الضرورية للحياة في جميع أنحاء مجرة ​​درب التبانة. قد تكون بعض المناطق تتمتع بـ “مكونات الحياة” بشكل أفضل من غيرها، اعتمادًا على النجوم التي قامت بإثراء المادة لتكوين كواكبها. وبعبارة أخرى، فإن الحياة خارج كوكب الأرض، إذا كانت موجودة في مجرتنا، فهي موزعة بشكل غير متساو في جميع أنحاءها.

ويؤكد ماتسوناغا أن “هذا أمر ممكن تمامًا، ولكن بناءً على النتائج الحالية لا يمكننا الجزم بذلك”.

لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت العناصر ذات الأرقام الزوجية في ذات الكرسي A هي شذوذ أم أنها نموذجية للمستعرات الأعظم. ستساعدنا ملاحظات XRISM المستقبلية للبقايا الأخرى للنجوم المنفجرة على معرفة ذلك.

وخلص العالم إلى القول: “كيف نشأت الأرض والحياة هو سؤال قديم فكر فيه الجميع مرة واحدة على الأقل. بحثنا لا يكشف سوى جزء صغير من هذه القصة الضخمة، وأنا فخور لأنني تمكنت من المساهمة فيها”.