اكتشف علماء الفلك مستعرًا أعظم دمر نفسه تمامًا

لقد تكهن علماء الفلك منذ فترة طويلة بأن أثقل النجوم، التي تبلغ كتلتها مئات المرات كتلة الشمس، قد تموت بطرق غير عادية. في المستعرات الأعظم العادية، يُترك نجم نيوتروني أو ثقب أسود بعد الانفجار. ومع ذلك، بالنسبة للنجوم ذات النوى الضخمة للغاية، تتنبأ الحسابات بسيناريو مختلف. وفي أعماقها، يبدأ إشعاع جاما بالتحول إلى أزواج من الإلكترونات والبوزيترونات. وبسبب هذا، ينخفض ​​الضغط الداخلي الذي يمنع النجم من الانهيار. ينقبض القلب بسرعة، وترتفع درجة الحرارة بشكل حاد، مما يؤدي إلى تفاعل نووي حراري قوي. ونتيجة لذلك، ينفجر النجم بأكمله تمامًا، دون أن يترك وراءه أي بقايا مدمجة. وتسمى هذه العملية عدم الاستقرار الزوجي. وعلى الرغم من التنبؤ بأحداث مماثلة في القرن الماضي، إلا أن الأدلة المقنعة لا تزال غير موجودة. تم اكتشاف الجسم SN 2023vbw في أكتوبر 2023 على مشارف مجرة ​​قزمة صغيرة، فقيرة بالعناصر الكيميائية الثقيلة. وهذه الظروف بالتحديد هي التي تعتبر مواتية لتكوين النجوم ذات الكتلة العالية للغاية. أظهرت الملاحظات الأولى أن المستعر الأعظم تصرف بشكل غير عادي: فقد نما سطوعه ببطء شديد ووصل إلى الحد الأقصى بعد حوالي 190 يومًا من بدء الانفجار. وبالمقارنة، فإن معظم المستعرات الأعظم تصل إلى ذروتها في غضون بضعة أسابيع. بالإضافة إلى ذلك، كانت الطاقة الإشعاعية الإجمالية أعلى بأكثر من 10 مرات من تلك التي لوحظت في المستعرات الأعظم النموذجية من النوع الثاني.

وبعد جمع مجموعة واسعة من البيانات – قياس الضوء في أطوال موجية مختلفة، وأطياف، بالإضافة إلى ملاحظات في نطاقات الأشعة السينية والراديو – وجد علماء الفلك أن المادة المقذوفة كانت تتحرك بسرعة حوالي ثمانية آلاف كيلومتر في الثانية. وفي الوقت نفسه، حافظ المستعر الأعظم نفسه على خصائص مستقرة بشكل غير عادي لعدة أشهر. لا يتناسب هذا السلوك جيدًا مع النماذج القياسية لانفجارات النجوم الضخمة. ولمعرفة طبيعة الجسم، قام فريق بحث دولي بقيادة دايتشي هيراماتسو من جامعة فلوريدا (الولايات المتحدة الأمريكية) ببناء نماذج لمنحنى الضوء – اعتماد السطوع على الوقت. تم توفير أفضل توافق مع الملاحظات من خلال السيناريوهات التي تراوحت فيها كتلة المادة المقذوفة من 170 إلى 350 كتلة شمسية. وتتجاوز هذه القيم إلى حد كبير تلك الخاصة بأقوى المستعرات الأعظمية التقليدية المعروفة. كشفت الحسابات أيضًا عن وجود ما بين 1.2 إلى 1.6 كتلة شمسية من النيكل المشع، وهو العنصر الذي يؤدي اضمحلاله إلى إبقاء المستعر الأعظم متوهجًا بعد الانفجار. تزامنت المعلمات التي تم الحصول عليها عمليا مع التنبؤات الخاصة بالمستعرات الأعظمية غير المستقرة. وكانت الحجة الإضافية هي المحتوى المنخفض للعناصر الثقيلة في النجم والبيئة. من الناحية النظرية، في ظل هذه الظروف تكون النجوم الضخمة قادرة على الاحتفاظ بكتلة كافية حتى لحظة الموت والدخول في نظام عدم الاستقرار الزوجي.

وفي الوقت نفسه، حدد الباحثون علامات التفاعل بين المادة المقذوفة والغاز المحيط بالنجم. إذا حكمنا من خلال الأطياف، كان هناك غلاف كثيف من المادة على شكل قرص حول السلف، والذي طرده النجم قبل الانفجار. أدى اصطدام موجة الصدمة بهذه المادة إلى تعزيز توهج المستعر الأعظم وقد يفسر بعض سمات النمط المرصود. لاحظ مؤلفو العمل العلمي، المنشور على خادم الطباعة المسبق لجامعة كورنيل، أن SN 2023vbw لا يزال ساطعًا بما يكفي لمزيد من الملاحظات. وفي المستقبل، ستساعد التلسكوبات الجديدة، بما في ذلك مرصد فيرا روبين وتلسكوب نانسي جراي الروماني، في اكتشاف العشرات أو حتى المئات من هذه الأجسام. سيسمح لنا ذلك باختبار عدد مرات حدوث الانفجارات المزدوجة غير المستقرة في الكون وفهم مصير النجوم الأكثر ضخامة بشكل أفضل.