السوبرنوفا هي أحداث حيوية وحيوية للغاية في الكون. تم اكتشاف ألمع واحد لاحظناه في عام 2015 وكان ساطعًا مثل 570 مليار صنز. يشير لمعانها إلى أهميتها في الكون. إنهم ينتجون العناصر الثقيلة التي يتألف منها الناس والكواكب ، وتثير موجات الصدمة تشكيل الجيل القادم من النجوم.
هناك حوالي 3 مستعرات أعظمية كل 100 عام في مجرة درب التبانة. طوال تاريخ البشرية ، لم تتم ملاحظة سوى عدد قليل من المستعرات الأعظمية. لاحظ علماء الفلك الصينيون أقدم مستعر أعظم مسجل في عام 185 بعد الميلاد. ربما يكون المستعر الأعظم الأكثر شهرة هو SN 1054 (تمت تسمية المستعرات الأعظم التاريخية للسنة التي تمت ملاحظتها فيها) والتي أنشأت سديم السرطان. الآن ، وبفضل جميع التلسكوبات والمراصد لدينا ، فإن مراقبة المستعرات الأعظمية أمر روتيني إلى حد ما.
لكن الشيء الوحيد الذي لم يلاحظه علماء الفلك على الإطلاق هو المراحل المبكرة جدًا للمستعر الأعظم. تغير ذلك في عام 2013 عندما اكتشف مصنع بالومار الوسيط الآلي (IPTF) ، بالصدفة ، مستعرًا أعظميًا عمره 3 ساعات فقط.
إن اكتشاف المستعرات الأعظمية في ساعاتها القليلة الأولى أمر في غاية الأهمية ، لأنه يمكننا أن نوجه نطاقات أخرى بسرعة إليها ونجمع بيانات حول نجم السلف SN. في هذه الحالة ، وفقًا لورقة نُشرت في Nature Physics ، كشفت ملاحظات المتابعة عن مفاجأة: SN 2013fs كانت محاطة بمواد محيطية (CSM) تم طردها في العام السابق لحدث المستعر الأعظم. تم طرد CSM بمعدل مرتفع يبلغ حوالي 10 ³ كتل شمسية في السنة. وفقًا للصحيفة ، قد يكون هذا النوع من عدم الاستقرار شائعًا بين المستعرات الأعظمية.
كان SN 2013fs عملاقًا أحمر اللون. لم يعتقد الفلكيون أن هذه الأنواع من النجوم أخرجت مواد قبل أن تصبح مستعر أعظم. لكن متابعة الملاحظات مع التلسكوبات الأخرى أظهرت انفجار السوبرنوفا يتحرك عبر سحابة من المواد التي طردها نجم سابقًا. ما يعنيه هذا لفهمنا للمستعرات الأعظمية ليس واضحًا بعد ، ولكن من المحتمل أن يكون هناك تغيير في اللعبة.
كان التقاط SN 2013fs البالغ من العمر 3 ساعات حدثًا محظوظًا للغاية. IPTF هو مسح واسع النطاق للسماء. إنه نظام يضم 11 CCD مثبتًا على تلسكوب في مرصد بالومار في كاليفورنيا. يستغرق التعريض الضوئي 60 ثانية عند الترددات من 5 أيام إلى 90 ثانية على حدة. هذا ما سمح لها بالتقاط SN 2013fs في مراحله المبكرة.
إن فهمنا للمستعرات الأعظمية هو مزيج من النظرية والبيانات المرصودة. نحن نعرف الكثير عن كيفية انهيارها ، ولماذا تنهار ، وما هي أنواع المستعرات الأعظمية الموجودة. ولكن هذه هي نقطة بياناتنا الأولى لـ SN في ساعاتها الأولى.
تقع SN 2013fs على بعد 160 مليون سنة ضوئية في مجرة ذراع حلزونية تسمى NGC7610. إنها مستعر أعظم من النوع الثاني ، وهذا يعني أنها على الأقل 8 أضعاف كتلة شمسنا ، ولكن ليس أكثر من 50 مرة من الكتلة. تتم ملاحظة المستعرات الأعظمية من النوع الثاني في الغالب في الأذرع الحلزونية للمجرات.
المستعر الأعظم هو الحالة النهائية لبعض النجوم في الكون. لكن ليس كل النجوم. فقط النجوم الضخمة يمكن أن تصبح مستعر أعظم. شمسنا صغيرة جدًا.
النجوم مثل الموازنة الديناميكية بين قوتين: الانصهار والجاذبية.
عندما يتم دمج الهيدروجين في الهيليوم في مركز النجم ، فإنه يتسبب في ضغط خارجي هائل على شكل فوتونات. هذا ما يضيء ويدفئ كوكبنا. لكن النجوم ، بالطبع ، ضخمة للغاية. وكل هذه الكتلة تخضع للجاذبية ، والتي تسحب كتلة النجم إلى الداخل. لذا فإن الاندماج والجاذبية يوازنان بعضهما البعض. وهذا ما يسمى بالتوازن النجمي ، وهي الحالة التي توجد فيها شمسنا ، وستبقى لعدة مليارات من السنين.
لكن النجوم لا تدوم للأبد ، أو بالأحرى ، الهيدروجين الخاص بهم لا يستمر. وبمجرد نفاد الهيدروجين ، يبدأ النجم بالتغير. في حالة نجم ضخم ، يبدأ في دمج العناصر الأثقل والأثقل ، حتى يدمج الحديد والنيكل في قلبه. انصهار الحديد والنيكل هو حد طبيعي للانصهار في النجم ، وبمجرد وصوله إلى مرحلة انصهار الحديد والنيكل ، يتوقف الاندماج. لدينا الآن نجم ذو قلب خامل من الحديد والنيكل.
الآن بعد توقف الانصهار ، ينكسر التوازن النجمي ، ويتسبب الضغط الثقالي الهائل لكتلة النجم في الانهيار. يؤدي هذا الانهيار السريع إلى تسخين القلب مرة أخرى ، مما يوقف الانهيار ويسبب موجة صدمة خارجية كبيرة. تضرب الموجة الصدمية المواد النجمية الخارجية وتنفجرها في الفضاء. فويلا مستعر أعظم.
درجات الحرارة العالية للغاية للموجة الصدمية لها تأثير أكثر أهمية. إنه يسخن المادة النجمية خارج القلب ، على الرغم من أنها لفترة وجيزة للغاية ، مما يسمح بدمج العناصر أثقل من الحديد. وهذا يفسر سبب ندرة العناصر الثقيلة للغاية مثل اليورانيوم أكثر من العناصر الأخف. فقط النجوم الكبيرة بما فيه الكفاية التي تتحول إلى مستعر أعظم يمكنها تكوين العناصر الأثقل.
باختصار ، هذا هو المستعر الأعظم من النوع الثاني ، وهو نفس النوع الموجود في عام 2013 عندما كان عمره 3 ساعات فقط. كيف سيزيد اكتشاف CSM الذي أخرجه SN 2013fs فهمنا للمستعرات الأعظمية غير مفهومة تمامًا.
السوبرنوفا هي أحداث مفهومة جيدًا إلى حد ما ، ولكن لا تزال العديد من الأسئلة حولها. ما إذا كانت هذه الملاحظات الجديدة للمراحل الأولى من السوبرنوفا ستجيب على بعض أسئلتنا ، أو ستخلق فقط المزيد من الأسئلة التي لم يتم الرد عليها ، لا يزال يتعين رؤيته.
