المستعر الأعظم المكتشف حديثًا يمكن أن يكون من نفس النوع الذي شوهد عام 1054

في حوالي 4 يوليو 1054 ، سجل علماء الفلك الصينيون “نجمًا ضيفًا” يتألق بشدة لدرجة أنه كان مرئيًا في وضح النهار لمدة 23 يومًا. بقايا طعام منذ زمن طويل سوبرنوفا الآن شكل سديم السلطعونالتي لطالما أثارت اهتمامًا كبيرًا بين علماء الفلك. تكهن البعض بذلك SN 1054 (كما يطلق عليه الآن) كان نوعًا جديدًا نادرًا من المستعرات الأعظمية التي وصفها الفيزيائي لأول مرة منذ حوالي 40 عامًا. حدد فريق من علماء الفلك الآن مستعرًا أعظميًا ثانيًا حديثًا ، يُدعى SN 2018zd ، والذي يلبي جميع معايير هذا النوع الجديد ، وفقًا لـ ورقة جديدة نُشر في مجلة Nature Astronomy ، مما يوفر رابطًا حيويًا مفقودًا في معرفتنا بتطور النجوم.

“يتم استخدام مصطلح” حجر رشيد “في كثير من الأحيان كقياس عندما نجد جسمًا فيزيائيًا فلكيًا جديدًا ، ولكن في هذه الحالة ، أعتقد أنه مناسب” قال المؤلف المشارك أندرو هاول من مرصد لاس كومبريس (LCO). “هذا المستعر الأعظم يساعدنا حرفيًا في فك شفرة أرشيفات ثقافات الألفية من جميع أنحاء العالم. ويساعدنا على ربط شيء لا نفهمه تمامًا ، وهو سديم السرطان ، بشيء آخر لدينا سجلات حديثة مذهلة ، هذا المستعر الأعظم في هذه العملية ، إنه يعلمنا الفيزياء الأساسية: كيف تتكون بعض النجوم النيوترونية ، وكيف تعيش النجوم المتطرفة وتموت ، وكيف يتم إنشاء العناصر التي نتكون منها وتنتشر في جميع أنحاء الكون.

هناك نوعان معروفان من المستعرات الأعظمية ، اعتمادًا على كتلة النجم الأصلي. المستعر الأعظم لانهيار قلب الحديد يحدث مع نجوم ضخمة (أكثر من عشر كتل شمسية) ، والتي انهارت بشدة لدرجة أنها تسببت في انفجار كارثي ضخم. ترتفع درجات الحرارة والضغط لدرجة أن الكربون في قلب النجم يبدأ في الاندماج. هذا يمنع النواة من الانهيار ، مؤقتًا على الأقل ، وتستمر هذه العملية ، مرارًا وتكرارًا ، بنوى ذرية ثقيلة بشكل متزايد. (وُلدت معظم العناصر الثقيلة في الجدول الدوري في أفران مكثفة من المستعرات الأعظمية المتفجرة التي كانت ذات يوم نجومًا ضخمة). وعندما نفد الوقود أخيرًا ، ينهار اللب الحديدي (بحلول ذلك الوقت) في ثقب أسود أو نجم نيوتروني.

ثم هناك مستعر أعظم نووي حراري. تبرد النجوم الصغيرة (التي تصل كتلتها إلى حوالي ثمانية كتل شمسية) تدريجياً لتصبح نوى رماد كثيفة تُعرف باسم الأقزام البيضاء. إذا كان قزم أبيض ينفد من الوقود النووي جزءًا من نظام ثنائي ، فيمكنه أن يسحب المادة من شريكه ، مضيفًا إلى كتلته حتى تصل نواته إلى درجات حرارة عالية بما يكفي لحدوث اندماج الكربون.

في عام 1980 ، افترض الفيزيائي الياباني كينيتشي نوموتو من جامعة طوكيو أنه يمكن أن يكون هناك نوع ثالث وسيط: ما يسمى سوبرنوفا “التقاط الإلكترون” ، حيث لا يكون النجم ثقيلًا بما يكفي لإحداث انهيار لب الحديد. . المستعر الأعظم ، ولكنه ليس ساطعًا بما يكفي لمنع انهيار جوهره تمامًا. بدلاً من ذلك ، توقف هذه النجوم عملية الاندماج عندما تتكون نواتها من الأكسجين والنيون والمغنيسيوم. في هذا السيناريو ، تبتلع الإلكترونات بواسطة النيون والمغنيسيوم في النواة ، مما يتسبب في تشوه النواة تحت وزنها. والنتيجة النهائية هي سوبر نوفا.

منذ أن اقترح نوموتو لأول مرة المستعرات الأعظمية التي تلتقط الإلكترون ، اعتمد المنظرون على عمله لتحديد ست خصائص رئيسية: من المتوقع أن يكون للنجوم كتلة كبيرة ؛ يجب أن يفقدوا جزءًا كبيرًا من هذه الكتلة قبل الانفجار ؛ يجب أن تحتوي هذه الكتلة على تركيبة كيميائية غير عادية ؛ يجب أن يكون المستعر الأعظم الناتج ضعيفًا ؛ يجب أن يكون هناك القليل من التساقط الإشعاعي ؛ ويجب أن يحتوي القلب على عناصر غنية بالنيوترونات.

تم اكتشاف SN 2018zd لأول مرة في مارس 2018 ، على بعد 31 مليون سنة ضوئية فقط في مجرة ​​تعرف باسم NGC2146. تمكن الفريق من تحديد النجم السلف المحتمل من خلال تصفح الصور الأرشيفية التي التقطتها تلسكوب هابل الفضائي وتلسكوب سبيتزر الفضائي. استمروا في جمع البيانات عن SN 2018zd خلال العامين المقبلين. ساهم علماء الفلك في جامعة كاليفورنيا في ديفيس في التحليل الطيفي ، والذي تبين أنه دليل رئيسي على أنه كان بالفعل مستعر أعظم يلتقط الإلكترون.

عندما قاموا بتمشيط البيانات المنشورة عن المستعرات الأعظمية حتى الآن ، لاحظ الفريق حفنة استوفت بعض المعايير المتوقعة. لكن SN 2018zd فقط هي التي حددت جميع المربعات الستة. نتيجة لهذا الاكتشاف ، أصبح علماء الفلك أكثر اقتناعًا بأن المستعر الأعظم 1054 الذي ولد سديم السرطان كان أيضًا مستعر أعظم يلتقط الإلكترون ، على الرغم من أنه حدث منذ فترة طويلة جدًا لجعله تأكيدًا قاطعًا. قد يفسر هذا أيضًا سبب تألق SN 1054 بشكل لامع للغاية: من المحتمل أن تكون المادة المنبعثة من الانفجار قد اصطدمت بالمادة التي رفضها نجمها السابق ، وهو نفس الشيء الذي حدث مع SN 2018zd.

“بدأنا بالسؤال” ما هذا بحق الجحيم؟ ” قال المؤلف المشارك دانيال هيراماتسو ، طالب دراسات عليا في جامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا و LCO. “ثم نظرنا إلى جميع جوانب SN 2018zd وأدركنا أنه يمكن شرح كل منها في سيناريو التقاط الإلكترون. لقد كانت هذه” لحظة eureka “لنا جميعًا بحيث يمكننا المساعدة في إغلاق حلقة نظرية عمرها 40 عامًا ، وبالنسبة لي شخصيًا لأن مسيرتي المهنية في علم الفلك بدأت عندما نظرت إلى الصور المذهلة للكون في مكتبة المدرسة الثانوية ، بما في ذلك سديم السرطان الأيقوني الذي التقطه تلسكوب الفضاء هابل. “

ربما لا يكون أحد أكثر سعادة وسعادة بهذا الاكتشاف من نوموتو ، الذي اقترح لأول مرة وجود مستعر أعظم يلتقط الإلكترون كل هذه العقود ، بينما توقع أن مثل هذا المستعر الأعظم يمكن أن يكون مرتبطًا بسديم السرطان. “إنها حالة رائعة للجمع بين الملاحظات والنظرية” ، قال.

DOI: علم فلك الطبيعة ، 2021. 10.1038 / s41550-021-01384-2 (حول DOIs).