قذف نجم تم اكتشافه حديثًا وتحول إلى مستعر أعظم، ما يصل إلى كتلة شمسية من المواد في العام السابق لانفجاره، مما يشكل تحديًا للنظريات القياسية لتطور النجوم. تعطي الملاحظات الجديدة لعلماء الفلك نظرة ثاقبة لما يحدث في العام الأخير للنجم قبل أن يموت وينفجر.
قبل عام من تحوله إلى مستعر أعظم، فقد النجم العملاق الأحمر المعروف الآن باسم SN2023ixf بشكل غير متوقع ما يعادل كتلة الشمس. يُظهر تصور هذا الفنان ما قد يحدث في المراحل الأخيرة من فقدان الكتلة قبل انفجار النجم. حقوق الصورة: ميليسا فايس/CfA.
الانهيار الأساسي للمستعرات الأعظمية وSN2023ixf
SN2023ixf هو مستعر أعظم جديد من النوع الثاني اكتشفه عالم الفلك الهاوي كويتشي إيتاغاكي في محافظة ياماغاتا باليابان في مايو 2023، بعد وقت قصير من انفجار نجمه الأصلي أو الأصلي. يقع SN2023ixf في مجرة Pine Wheel Galaxy على بعد حوالي 20 مليون سنة ضوئية من الأرض. إنه قريب جدًا من الأرض، والمستعر الأعظم ساطع للغاية، وعمره صغير جدًا، مما يجعله كنزًا من البيانات التي يمكن ملاحظتها للعلماء الذين يدرسون موت النجوم الضخمة في انفجارات المستعرات الأعظم.
عندما تكون كتلة النجم الأحمر العملاق 8 مرات على الأقل كتلة الشمس، ويمكن أن تصل إلى 25 مرة كتلة الشمس، فإنه سوف ينهار تحت وزنه وينفجر. هذا هو المستعر الأعظم من النوع الثاني أو المستعر الأعظم المنهار. في حين أن SN2023ixf يناسب وصف النوع الثاني، فقد اكتشفت عمليات رصد الأطوال الموجية المتعددة التي أجراها علماء الفلك في جامعة هارفارد ومركز سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA)، بالإضافة إلى استخدام تلسكوبات CfA المختلفة، سلوكًا جديدًا وغير متوقع.
SN2023ixf هو مستعر أعظم شاب اكتشفه عالم الفلك الهاوي كويتشي إيتاجاكي في وقت سابق من هذا العام في محافظة ياماغاتا باليابان. إنها واحدة من أقرب المستعرات الأعظم من النوع الثاني منذ عقد من الزمان وواحدة من ألمع المستعرات الأعظم حتى الآن. يُظهر عرض هذا الفنان الانفجار الساطع لـ SN2023ixf، الذي أعقب فقدانًا غير متوقع للكتلة لم يشهده علماء الفلك من قبل. مصدر الصورة: ميليسا فايس/CfA
ينتج المستعر الأعظم المنهار في قلب النجم وميضًا من الضوء خلال ساعات من تحوله إلى مستعر أعظم عندما تصل موجة الصدمة الناتجة عن الانفجار إلى الحافة الخارجية للنجم. ومع ذلك، لا يبدو أن منحنى الضوء الناتج عن SN2023ixf يتوافق مع هذا السلوك المتوقع. لفهم انفجار تأثير SN2023ixf بشكل أفضل، قام فريق من العلماء بقيادة باحث ما بعد الدكتوراه في CfA Daichi Hiramatsu بتحليل البيانات من تلسكوب Tillinghast الذي يبلغ قطره 1.5 متر، والتلسكوب الذي يبلغ قطره 1.2 متر، وCfA في أريزونا. بيانات من MMT في مرصد Fred Lawrence Whipple في FA، بالإضافة إلى بيانات من مشروع المستعر الأعظم العالمي (مشروع مهم لمرصد Las Cumbres)، ومرصد Neil Gehrels Swift التابع لناسا، وغيرها الكثير. تُظهر دراسة الأطوال الموجية المتعددة، التي نُشرت هذا الأسبوع في The Astrophysical Journal Letters، أنه على عكس التوقعات ونظرية التطور النجمي، فقد تأخر انفجار تأثير SN2023ixf لعدة أيام.
آثار انفجار الصدمة المتأخرة
وقال هيراماتسو: "إن انفجار الصدمة المتأخر هو دليل مباشر على وجود مادة كثيفة نتجت عن فقدان الكتلة مؤخرًا"، مضيفًا أن مثل هذا الفقد الشديد للكتلة ليس نموذجيًا للمستعرات الأعظم من النوع الثاني. تظهر ملاحظاتنا الجديدة أن فقدان الكتلة في العام الماضي قبل الانفجار كان هائلاً وغير متوقع - قريب من كتلة الشمس. "
تم التقاط هذه الصورة المركبة باستخدام تلسكوب 1.2 متر التابع لمرصد Fred Lawrence Whipple التابع لـ CfA في 27 يونيو 2023، بعد ما يزيد قليلاً عن شهر من انفجار النجم السلف لـ SN2023ixf، وهي تجمع بين الضوء الأخضر والأحمر والأشعة تحت الحمراء القريبة والأشعة تحت الحمراء لتسليط الضوء على SN2023ixf ومجرة Pinwheel. ويقع SN2023ixf في أحد الأذرع الحلزونية لمجرة درب التبانة، وهو المكان الذي من المتوقع أن تنفجر فيه النجوم الضخمة. المصدر: إس جوميز/STScI
يتحدى SN2023ixf فهم علماء الفلك لتطور النجوم الضخمة وتطورها إلى مستعرات أعظم. في حين أن العلماء يعرفون أن المستعرات العظمى المنهارة في قلب الكون هي نقاط الأصل الأساسية لتكوين وتطور الذرات والنجوم النيوترونية والثقوب السوداء في الكون، إلا أنه لا يُعرف سوى القليل عن السنوات التي سبقت انفجار النجم. تشير الملاحظات الجديدة إلى أن عدم الاستقرار يمكن أن يحدث خلال السنوات الأخيرة من حياة النجم، مما يؤدي إلى خسارة شديدة في الكتلة. وقد يكون ذلك مرتبطًا بالمراحل النهائية للحرق النووي لعناصر عالية الجودة مثل السيليكون في قلب النجم.
مزيد من الملاحظات والتعاون
أثناء إجراء عمليات رصد متعددة الأطوال الموجية بقيادة دايتشي هيراماتسو، أجرى إيدو بيرغر، أستاذ علم الفلك والمعلم في جامعة هارفارد وCfA، عمليات رصد الموجات المليمترية لهذا المستعر الأعظم باستخدام مصفوفة CfA Submillimeter Array (SMA) على قمة مونا كيا، هاواي. البيانات المنشورة في The Astrophysical Journal Letters، تتتبع مباشرة الاصطدامات بين حطام المستعر الأعظم والمواد الكثيفة المفقودة قبل الانفجار.
قال بيرغر: "كان توقيت انفجار SN2023ixf مثاليًا". "قبل أيام قليلة، بدأنا برنامجًا طموحًا جديدًا مدته ثلاث سنوات لدراسة انفجارات المستعرات الأعظم باستخدام SMA، وكان هذا المستعر الأعظم المثير القريب هو هدفنا الأول." الطريقة الوحيدة لفهم كيفية تصرف النجوم الضخمة في السنوات الأخيرة من حياتها حتى تنفجر هي اكتشاف المستعرات الأعظم عندما تكون صغيرة جدًا، ويفضل أن يكون ذلك بالقرب منها، ودراستها في مجموعة متنوعة من الأطوال الموجية. وباستخدام التلسكوبات الضوئية والموجات المليمترية، تمكنا بشكل فعال من تحويل SN2023ixf إلى آلة زمنية، وإعادة بناء ما كانت عليه قبل موتها. "
ماذا يعني أن تكون عالم فلك هاوٍ
إن اكتشاف هذا المستعر الأعظم نفسه، والعمل الذي أعقبه مباشرة، له أهمية كبيرة لعلماء الفلك في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك أولئك الذين يجرون العلوم في ساحاتهم الخلفية. اكتشف إيتاجاكي المستعر الأعظم في 19 مايو 2023، في مرصد خاص في أوكاياما باليابان. حددت البيانات المجمعة من إيتاجاكي وغيره من علماء الفلك الهواة وقت الانفجار في غضون ساعتين، مما يوفر بداية قوية للبحث الذي يجريه علماء الفلك المحترفون في CfA والمراصد الأخرى. يواصل علماء الفلك في CfA التعاون مع Itagaki في الملاحظات البصرية المستمرة.
قال دايتشي هيراماتسو: "إن التعاون بين علماء الفلك الهواة والمحترفين له تقليد طويل من النجاح في مجال المستعرات الأعظم. في حالة SN2023ixf، تلقيت بريدًا إلكترونيًا عاجلاً من كويتشي إيتاجاكي مباشرة بعد اكتشافه لـ SN2023ixf. بدون هذه العلاقة، وبدون عمل إيتاجاكي وتفانيه، كنا قد فوتنا الفرصة للحصول على رؤى مهمة حول تطور النجوم الضخمة وانفجارات المستعرات الأعظم الخاصة بها".