لماذا تصبح بعض النجوم “محتالين للمستعر الأعظم”؟ لا يزال علماء الفلك لا يعرفون تماما
لماذا
عند التحديق في سماء الليل، قد تتخيل نجمًا يتوهج ويحترق أكثر سطوعًا بآلاف المرات من المعتاد. هذا انفجار كوني – مستعر أعظم! إلا أنه ليس كذلك. النجم يعيش.
يمكن لهذه الانفجارات العنيفة غير المميتة أن تجعل النجم يحاكي النجم الحقيقي سوبر نوفا – مما يؤدي إلى ما نسميه بمودة “المحتالين المستعر الأعظم”.
إن محاولة فهم هؤلاء المحتالين للمستعرات الأعظم هي مثل محاولة وزن مخرجات بركان هائج دون الاقتراب أكثر من اللازم. نحن نعلم مدى أهمية ذلك، ولكن قياس كمية المواد التي تقذفها هذه النجوم، وما الذي يجعلها تفعل ذلك، هو أمر صعب للغاية.
إن الطرق الحالية لقياس فقدان الكتلة، على سبيل المثال، من خلال عمليات الرصد بالأشعة تحت الحمراء أو الراديو، لا توضح لنا إلا ما يحدث الآن. لكن هذه النجوم تبصق الأشياء بشكل متقطع، وليس بتدفق مستمر. وعندما نحاول حساب متوسط كل ذلك عبر المجموعات النجمية، فإننا نفقد التفاصيل المثيرة لسلوك النجوم الفردي.
لعقود من الزمن، ابتكر علماء الفلك نماذج حاسوبية معقدة لرصدها توقع كيف تعيش النجوم وتموت. مسارات التطور النجمي هذه هي كراتنا البلورية الكونية. لكن بالنسبة للنجوم العملاقة حقًا، غالبًا ما تتعثر النماذج، غير قادرة على إكمال حياتها في المحاكاة. نقطة شائكة كبيرة؟ هذا هو نفس فقدان الكتلة البركانية.
تتضمن النماذج طريقة لوصف ذلك، حيث تتخيل أن الضغط الخفيف يدفع المواد بعيدًا عن النجم، متجاوزًا حد سطوعها المستقر، وهو ما يسميه العلماء ظروف إدنجتون الفائقة.
لكن المفتاح لإنجاز هذا العمل هو معامل الكفاءة الحر – وهو قرص يتحكم في قوة الانفجار. ولا أحد يعرف مكان وضعه. لقد كانت قيمة حاسمة وغير مقيدة، مما يعيق فهمنا لكيفية تطور هؤلاء العمالقة الكونيين.
إن الكفاح من أجل وضع نموذج دقيق لهذه الظواهر يعني أنه على الرغم من الأدلة الرصدية المتزايدة على الانفجارات العنيفة، فإن الآليات الفيزيائية الأساسية لا تزال غير مفهومة بشكل جيد.
لكن علماء الفلك مجموعة ذكية. فريق بقيادة شيلي جيه تشينج في مركز الفيزياء الفلكية | قررت جامعة هارفارد وسميثسونيان، بالتعاون مع تشارلي كونروي وجاريد أ. جولدبرج، معالجة هذه المشكلة بشكل مباشر في دراسة جديدة نشرت على arXiv.
فكرتهم؟ بدلًا من محاولة قياس كل تجشؤ صغير من عملاق واحد، سيأخذون إحصاءً للعمالقة الحمراء الفائقة عبر جيراننا المجريين القريبين – ما نسميه التجمعات النجمية للمجموعة المحلية. هذه نجوم ضخمة في مراحلها اللاحقة، منتفخة وحمراء، تتألق بشكل مشرق عبر الكون. نحن نعرف أين يعيشون. نحن نعرف كيف تبدو.
لقد أحدثت المسوحات واسعة النطاق، مثل المسح المتوسط والعميق PanSTARRS1، ثورة في قدرتنا على اكتشاف هذه الانفعالات العابرة الغريبة والانفجارات المضيئة، مما ساعدنا على رسم خريطة لهذه العمالقة الحمراء في المجرات البعيدة. تعتبر قوة الرصد هذه ضرورية لجمع البيانات اللازمة لمعايرة فقدان الكتلة البركانية.
استخدم الفريق نماذج التطور النجمي المتطورة لـ MESA، وقاموا بتعديل معامل الكفاءة الغامض هذا لمعرفة ما حدث. بعد ذلك، قاموا بإنشاء مجموعات نجمية وهمية – في الأساس، مجرات زائفة مليئة بهذه النجوم النموذجية، مع عينات من كتل وأعمار أولية مختلفة، تمامًا مثل مناطق تشكل النجوم الحقيقية.
ثم قاموا بمقارنة توزيعات السطوع المتوقعة لهذه النجوم الوهمية بالملاحظات الفعلية للعمالقة الحمراء العملاقة في الكون سحابة ماجلان الصغيرةوسحابة ماجلان الكبرى مجرة المرأة المسلسلة (M31). كان الأمر أشبه بمحاولة مطابقة صورة ضبابية لحشد من الناس مع مجموعة من المشتبه بهم، مع تعديلها بعناية حتى تظهر الصورة.
ما وجدوه هو أن معامل الكفاءة لم يكن مجرد رقم عشوائي. لقد أظهر اتجاهًا واضحًا وإيجابيًا فيما يتعلق بالمعدنية، أي كمية العناصر الثقيلة المخبوزة في النجم.
المزيد من العناصر الثقيلة، والمزيد من الانفجارات العنيفة. إنه يشبه إلى حد ما إضافة المزيد من صودا الخبز إلى تجربة البركان – تصبح الأمور أكثر حيوية.
ومع هذا الفقدان المفاجئ للكتلة، فإن النجوم التي تبدأ ضخمة جدًا – أكثر من 20 ضعفًا من ثقل الشمس – تُمنع من أن تصبح على الإطلاق العمالقة الحمراء في النماذج. بدلًا من ذلك، تخلصت هذه النجوم الضخمة من الكثير من المواد في انفجاراتها الدرامية لدرجة أنها تخطت مرحلة العملاق الأحمر الفائق تمامًا، لتتطور في مسار مختلف.
لكن الكونكما هو الحال دائمًا، يحمل المزيد من البطاقات. تبدو هذه العلاقة بين فقدان الكتلة والمعدنية قوية، لكننا بحاجة إلى اختبارها في المزيد من المجرات، وليس فقط جيراننا المباشرين، للتأكد من أن هذا الاتجاه منتشر على نطاق واسع حقًا. سوف تحتاج عمليات المحاكاة المستقبلية أيضًا إلى التعمق في التفاصيل الجوهرية: هل تؤثر المعدن على ما يسبب الانفجار، أو على كمية الأشياء التي تهرب؟
ملحمة هذه النجوم الباصقة لم تنته بعد. كل موجة جديدة من المراقبة، وكل نموذج مكرر، يقشر طبقة أخرى، ليبين لنا مدى الديناميكية والمفاجأة التي يمكن أن تكون عليها حياة النجم.
المصدر الأصلي: www.space.com
