عندما تموت نجوم مثل شمسنا ، فإنها تميل إلى الخروج بأنين وليس بانفجار ، إلا إذا كانت جزءًا من نظام نجمي ثنائي (ثنائي) يمكن أن يؤدي إلى انفجار مستعر أعظم.
الآن ، ولأول مرة ، اكتشف علماء الفلك التوقيع الراديوي لمثل هذا الحدث في مجرة تبعد أكثر من 400 مليون سنة ضوئية. الإكتشاف، نشرت في 17 مايو في طبيعةيحمل أدلة محيرة حول ما يجب أن يكون عليه النجم المصاحب.
موت نجم متفجر
عندما تبدأ النجوم التي يصل وزنها إلى ثماني مرات أثقل من شمسنا في نفاد الوقود النووي في نواتها ، فإنها تنتفخ طبقاتها الخارجية. تؤدي هذه العملية إلى ظهور سحب ملونة من الغاز تسمى خطأً السدم الكوكبية وتترك وراءها نواة ساخنة كثيفة ومضغوطة تسمى القزم الأبيض.
ستخضع شمسنا لهذا التحول في حوالي 5 مليارات سنة ، ثم تبرد ببطء وتتلاشى. ومع ذلك ، إذا زاد وزن قزم أبيض بطريقة ما ، فإن آلية التدمير الذاتي تبدأ عندما يصبح أثقل من حوالي 1.4 مرة كتلة شمسنا. الانفجار النووي الحراري الذي أعقب ذلك يدمر النجم في نوع خاص من الانفجار يسمى اكتب Ia Supernova.
ولكن من أين ستأتي الكتلة الزائدة إلى قوة مثل هذا الانفجار؟
اعتدنا أن نعتقد أنه قد يكون غازًا مأخوذًا من نجم مصاحب أكبر في مدار قريب. لكن النجوم تميل إلى أن تكون أكلة فوضوية ، تسكب الغاز في كل مكان. انفجار سوبرنوفا من شأنه أن يصدم أي غاز مسكوب ويصنعه يتوهج في موجات الراديو. على الرغم من عقود من البحث ، لم يتم اكتشاف أي مستعر أعظم صغير من النوع Ia باستخدام التلسكوبات الراديوية.
بدلاً من ذلك ، بدأنا نعتقد أن المستعرات الأعظمية من النوع Ia يجب أن تكون أزواجًا من الأقزام البيضاء تتصاعد إلى الداخل وتندمج بشكل نظيف نسبيًا ، ولا تترك أي غاز للصدمة – ولا إشارات لاسلكية.
نوع نادر من المستعر الأعظم
تم اكتشاف Supernova 2020eyj بواسطة تلسكوب في هاواي في 23 مارس 2020. في الأسابيع السبعة الأولى أو نحو ذلك ، كان يتصرف مثل أي مستعر أعظم آخر من النوع Ia.
لكن للأشهر الخمسة التالية ، توقف عن التلاشي. في نفس الوقت تقريبا، بدأت تظهر الميزات يشير إلى وجود غاز الهيليوم الغني بشكل غير طبيعي. بدأنا نشك في أن المستعر الأعظم 2020eyj ينتمي إلى فئة فرعية نادرة من المستعرات الأعظمية من النوع Ia ، حيث تجتاح موجة الصدمة ، التي تسافر بسرعة تزيد عن 10000 كيلومتر في الثانية ، الغاز الذي لا يمكن استخراجه من الطبقات الخارجية لنجم مرافق باقٍ.
لمحاولة تأكيد حدسنا ، قررنا اختبار ما إذا كان هناك ما يكفي من الغاز الصادم لإنتاج إشارة راديو. نظرًا لأن المستعر الأعظم يقع بعيدًا جدًا في الشمال بحيث لا يمكن ملاحظته باستخدام التلسكوبات مثل مجموعة التلسكوب الأسترالية المدمجة بالقرب من Narrabri ، استخدمنا بدلاً من ذلك شبكة من التلسكوبات الراديوية منتشرة في جميع أنحاء المملكة المتحدة مراقبة المستعر الأعظم بعد حوالي 20 شهرًا من الانفجار.
لدهشتنا ، حصلنا على أول اكتشاف واضح لمستعر أعظم من النوع Ia “رضيع” بأطوال موجية راديوية ، تم تأكيده من خلال رؤية ثانية بعد حوالي خمسة أشهر. هل يمكن أن يكون “المسدس الدخاني” أنه ليس كل المستعرات الأعظمية من النوع Ia ناتجة عن اندماج قزمين أبيضين؟
الصبر يدفع
واحدة من أكثر الخصائص المميزة للمستعرات الأعظمية من النوع Ia هي أنها تصل جميعًا إلى نفس الذروة تقريبًا في السطوع. هذا يتفق مع حقيقة أنهم وصلوا جميعًا إلى كتلة حرجة مماثلة قبل الانفجار.
هذه السمة بالذات سمحت لعالم الفلك بريان شميدت وزملائه بتحقيقها الخاتمة الحائزة على جائزة نوبل في نهاية التسعينيات: أن توسع الكون منذ الانفجار العظيم لا يتباطأ بسبب الجاذبية (كما توقع الجميع) ، ولكنه يتسارع بسبب تأثيرات هذا ما نسميه اليوم الطاقة المظلمة.
لذا فإن المستعرات الأعظمية من النوع Ia هي أجسام كونية مهمة ، وحقيقة أننا ما زلنا لا نعرف بالضبط كيف ومتى تحدث هذه الانفجارات النجمية ، أو ما الذي يجعلها متسقة للغاية ، يثير قلق علماء الفلك.
على وجه الخصوص ، إذا كان بإمكان أزواج الأقزام البيضاء المندمجة الحصول على كتلة إجمالية تصل إلى ما يقرب من ثلاثة أضعاف كتلة شمسنا ، فلماذا يطلقون جميعًا نفس الكمية تقريبًا من الطاقة؟
تقدم فرضيتنا (والتأكيد الراديوي) أن المستعر الأعظم 2020eyj حدث عندما تم استخراج ما يكفي من غاز الهليوم من النجم المرافق وعلى سطح القزم الأبيض لدفعه فوق حدود الكتلة ، تفسيرًا طبيعيًا لهذا الاتساق.
السؤال الآن هو لماذا لم نر هذه الإشارة اللاسلكية من قبل في مستعر أعظم آخر من النوع Ia. ربما حاولنا اكتشافها بعد وقت قصير جدًا من الانفجار واستسلمنا بسهولة. أو ربما لا تكون جميع النجوم المصاحبة غنية بالهيليوم ورائعة في التخلص من طبقاتها الغازية الخارجية.
ولكن كما أظهرت دراستنا ، فإن الصبر والمثابرة أحيانًا تؤتي ثمارها بطرق غير متوقعة ، مما يسمح لنا بسماع همسات محتضرة لنجم بعيد.
