المستعرات العظمى الكاذبة: لماذا تطلق بعض النجوم ألعابًا نارية ضخمة ولكنها لا تموت

إذا أصبح النجم فجأة أكثر سطوعًا بآلاف المرات، فقد تعتقد أنه مستعر أعظم – وهو انفجار يعني موت النجم. ومع ذلك، في بعض الأحيان يعيش النجم. يطلق علماء الفلك على مثل هذه الانفجارات القوية ولكن غير المميتة اسم “المستعرات الأعظم الزائفة”، ويطلق على النجوم نفسها اسم “المحتالون”.

نحن نتحدث عن النجوم المضيئة الضخمة، المعرضة للتوهجات العملاقة، والتي تقوم خلالها بإخراج كميات هائلة من مادتها الخاصة. ويطلق علماء الفلك على هذه الظاهرة اسم “فقدان الكتلة البركانية”، وما زالوا يحاولون فهم آليتها بشكل كامل، كما يكتب موقع Space.com.

لماذا يصعب عليهم الدراسة؟

إن معرفة ماهية النجوم المحتالة يشبه قياس انبعاثات بركان ثائر دون الاقتراب منه. نحن نعلم أن هذا مهم، لكن التحديد الدقيق لكمية المواد التي تقذفها النجوم وما هي القوى التي تحرك هذه العملية أمر صعب للغاية.

تُظهر الأساليب الحديثة لقياس فقدان الكتلة (على سبيل المثال، استخدام الأشعة تحت الحمراء أو التلسكوبات الراديوية) فقط ما يحدث في لحظة معينة. ومع ذلك، تقذف النجوم المادة بشكل غير متساو، في دفعات منفصلة، ​​وليس في تيار مستمر. وإذا قمت بحساب متوسط ​​البيانات عبر مجموعات النجوم بأكملها، فسيتم فقدان تفاصيل مهمة حول سلوك النجوم الفردية.

لعقود من الزمن، ابتكر علماء الفلك نماذج حاسوبية معقدة للتنبؤ بحياة النجوم وموتها. لكن بالنسبة للنجوم العملاقة حقًا، غالبًا ما تفشل النماذج، حيث لا تستطيع المحاكاة ببساطة إكمال دورة حياتها. السبب الرئيسي هو نفس الخسارة الحادة في الكتلة.

في النماذج، يتم وصف هذه العملية على النحو التالي: ضغط الضوء يدفع المادة بعيدا عن النجم، والتغلب على حد لمعانه المستقر – ما يسمى بظروف إدنجتون الفائقة. ومع ذلك، ظلت المعلمة الرئيسية التي تحدد قوة الفلاش – الكفاءة – مجانية. لم يعرف أحد ما هي الأهمية التي يجب إعطاؤها لها، وبدون ذلك يكون من المستحيل فهم تطور العمالقة الكونيين.

نهج جديد: إحصاء العمالقة الحمراء الفائقة

اقترح فريق من الباحثين بقيادة شيلي ج. تشينغ وزملاؤها طريقة مختلفة. فبدلاً من محاولة قياس كل قذف نجمي على حدة، أجروا “إحصاء” للعمالقة الحمراء الفائقة في المجرات القريبة، وهي التجمعات النجمية للمجموعة المحلية، التي تشمل المجرات المجاورة لنا. تكون هذه النجوم الضخمة في المراحل الأخيرة من حياتها منتفخة، ومحمرة، ومشرقة؛ يعرف علماء الفلك مكان وجودهم وكيف يبدون.

أتاحت مسوحات السماء الحديثة واسعة الزاوية (مثل PanSTARRS1) رسم خريطة للعمالقة الحمراء في المجرات البعيدة. تعتبر هذه الملاحظات حاسمة لجمع البيانات اللازمة لمعايرة معلمات فقدان كتلة التوهج.

استخدم الباحثون نماذج MESA المتطورة لتطور النجوم لإنشاء مجموعات نجمية محاكاة – مجرات “وهمية” ذات كتل نجمية أولية مختلفة وأعمار مختلفة تشبه مناطق تشكل النجوم الحقيقية. ثم قاموا بمقارنة السطوع المتوقع لهذه النجوم النموذجية مع الملاحظات الفعلية للعمالقة الحمراء العملاقة في سحابتي ماجلان الصغيرة والكبيرة، وكذلك في مجرة ​​المرأة المسلسلة (M31).

الاكتشاف الرئيسي: الاتصال بالمعادن

اتضح أن معلمة الكفاءة الغامضة ليست رقمًا عشوائيًا. ومن الواضح أن هذا يرتبط بمعدنية النجم: فكلما زاد عدد العناصر الثقيلة التي يحتوي عليها، كلما كانت الانفجارات أقوى. المعدنية هي مصطلح فلكي يشير إلى وفرة العناصر الأثقل من الهيدروجين والهيليوم.

مع هذا الفقدان المفاجئ للكتلة، فإن النجوم التي تبلغ كتلتها في البداية حوالي 20 مرة كتلة الشمس لا تصبح عمالقة حمراء عملاقة على الإطلاق في النماذج. لقد ألقوا الكثير من المواد أثناء التوهجات القوية لدرجة أنهم تجاوزوا هذه المرحلة تمامًا وتتطوروا على طول مسار مختلف.

تبدو العلاقة بين فقدان الكتلة والمعدنية مقنعة، لكنها تحتاج إلى اختبارها في عدد أكبر من المجرات، وليس فقط في أقرب جيرانها، للتأكد من أن هذا الاتجاه عالمي حقًا. تحتاج عمليات المحاكاة المستقبلية أيضًا إلى معرفة: هل تؤثر المعادن على إثارة الثوران نفسه، أم على حجم المادة المقذوفة فقط؟

إن قصة النجوم الباصقة لم تنته بعد، لكن كل ملاحظة جديدة وكل نموذج محسّن يرفع حجاب الغموض حول مدى ديناميكية ومذهلة حياة النجم – حتى عندما يتظاهر بأنه ميت.