حقوق الصورة: الجوزاء
مثل الطبيب الذي يحاول فهم الزوال المفاجئ للمريض المسن ، حصل الفلكيون على أكثر الملاحظات تفصيلاً على الإطلاق لنجم ضخم قديم ولكن عادي قبل وفاته مباشرة بعد انتهاء انفجار انفجار مستعر أعظم مذهل.
تم تصوير النجم بواسطة مرصد الجوزاء وتلسكوب هابل الفضائي (HST) قبل أقل من عام من الانفجار الهائل ، ويقع النجم في المجرة القريبة M-74 في كوكبة الحوت. سمحت هذه الملاحظات لفريق من علماء الفلك الأوروبيين بقيادة الدكتور ستيفين سمارت من جامعة كامبريدج ، إنجلترا للتحقق من النماذج النظرية التي توضح كيف يمكن لنجم مثل هذا أن يواجه مثل هذا المصير العنيف.
تم نشر النتائج في عدد 23 يناير 2004 من مجلة ساينس. يوفر هذا العمل التأكيد الأول للنظرية الراسخة بأن بعض النجوم القديمة الأكثر ضخامة (لكنها طبيعية) في الكون تنهي حياتهم في انفجارات مستعر أعظم.
قال الدكتور سمارت: "يمكن القول إن قدرًا معينًا من الحظ أو الصدفة كان متضمنًا في هذه النتيجة". "ومع ذلك ، كنا نبحث عن هذا النوع من النجوم السلفية العادية على فراش الموت لبعض الوقت. أحب أن أعتقد أن العثور على بيانات Gemini و HST الرائعة لهذا النجم هو إثبات لتنبؤنا بأنه في أحد الأيام كان علينا العثور على أحد هذه النجوم في أرشيف البيانات الهائل الموجود الآن. " انقر هنا لمزيد من التفاصيل حول برنامج المستعرات العظمى المستمر للدكتور سمارت.
خلال السنوات القليلة الماضية ، استخدم فريق بحث Smartt أقوى التلسكوبات ، سواء في الفضاء أو على الأرض ، لتصوير مئات المجرات على أمل أن ينفجر أحد ملايين النجوم في هذه المجرات يومًا ما كمستعر أعظم . في هذه الحالة ، قام صياد المستعرات الأعظم الشهير ، القس روبرت إيفانز ، باكتشاف الاكتشاف الأولي للانفجار (الذي تم تحديده باسم SN203gd) أثناء مسح المجرات باستخدام تلسكوب فناء خلفي مقاس 12 بوصة (31 سم) من منزله في نيو ساوث ويلز ، أستراليا في يونيو 2003.
بعد اكتشاف إيفانز ، تابع فريق الدكتور سمارت بسرعة ملاحظات تفصيلية باستخدام تلسكوب هابل الفضائي. تحققت هذه الملاحظات من الموقع الدقيق للنجم الأصلي أو "السلف". باستخدام هذه البيانات الموضعية ، قام Smartt وفريقه بالتنقيب في أرشيفات البيانات واكتشفوا أن ملاحظات مرصد Gemini و HST تحتوي على مجموعة من البيانات اللازمة للكشف عن طبيعة السلف.
تم الحصول على بيانات الجوزاء أثناء تشغيل جهاز التحليل الطيفي للأجسام المتعددة (GMOS) في ماوني كيا ، هاواي في عام 2001. كما تم استخدام هذه البيانات لإنتاج صورة مذهلة عالية الدقة للمجرة تظهر بوضوح النجم السلف الأحمر. انقر هنا للحصول على صورة الجوزاء كاملة الدقة.
مسلحين بالملاحظات السابقة من Gemini و HST تمكن فريق Smartt من إثبات أن النجم السلف هو ما يصنفه علماء الفلك على أنه عملاق أحمر طبيعي. قبل الانفجار ، بدا أن لهذا النجم كتلة أكبر بحوالي 10 أضعاف ، وقطر أكبر بحوالي 500 مرة من كتلة شمسنا. إذا كانت شمسنا بحجم السلف ، فإنها ستبتلع النظام الشمسي الداخلي بأكمله إلى كوكب المريخ.
النجوم الحمراء العملاقة شائعة جدًا في الكون ويمكن رصد مثال ممتاز بسهولة خلال شهر يناير من أي مكان تقريبًا على الأرض من خلال النظر إلى Betelgeuse ، نجمة الكتف الحمراء الزاهية في كوكبة Orion (انظر مخطط مكتشف هنا.) مثل SN2003gd ، يعتقد أن Betelgeuse يمكن أن يواجه نفس المصير المتفجر في أي وقت من الأسبوع المقبل إلى آلاف السنين من الآن.
بعد انفجار SN2003gd ، لاحظ الفريق ضوءها المتلاشي تدريجياً لعدة أشهر باستخدام مجموعة إسحاق نيوتن من التلسكوبات في لا بالما. أثبتت هذه الملاحظات أن هذه كانت مستعر أعظم من النوع الثاني ، مما يعني أن المادة المقذوفة من الانفجار غنية بالهيدروجين. تنبأت نماذج الكمبيوتر التي طورها الفلكيون منذ فترة طويلة بأن العمالقة الحمراء الفائقة ذات الأجواء السميكة الممتدة للهيدروجين ستنتج هذه المستعرات الأعظمية من النوع الثاني ، ولكن حتى الآن لم يكن لديها أدلة الرصد لدعم نظرياتهم. ومع ذلك ، فإن الدقة الرائعة وعمق صور Gemini و Hubble سمحت لفريق Smartt بتقدير درجة الحرارة ، والإضاءة ، ونصف القطر ، وكتلة هذا النجم السلف وتكشف أنه نجم عادي كبير قديم. قال المؤلف المشارك سيبو ماتيلا من مرصد ستوكهولم: "خلاصة القول هي أن هذه الملاحظات تقدم تأكيدًا قويًا على صحة نظريات التطور النجمي وأصول هذه الانفجارات الكونية".
هذه هي المرة الثالثة التي يرى فيها علماء الفلك بالفعل سلف انفجار مستعر أعظم. وكانت الأنواع الأخرى من المستعرات العظمى من النوع الثاني: SN 1987A ، التي كان لها سلف عملاق أزرق ، و SN 1993J ، التي انبثقت من نظام نجمي ثنائي متفاعل ضخم. انقر هنا لمزيد من التفاصيل.
اختتمت الدكتورة سمارت ، "إن انفجارات المستعر الأعظم تنتج وتوزع العناصر الكيميائية التي تشكل كل شيء في الكون المرئي؟ خاصة الحياة. من المهم أن نعرف نوع النجوم التي تنتج هذه اللبنات إذا أردنا أن نفهم أصولنا ".
كانت بيانات Gemini و HST المؤرشفة حاسمة لنجاح هذا المشروع. قال الدكتور كولين أسبين ، عالم الجوزاء المسؤول عن تطوير أرشيف الجوزاء العلمي (GSA): "هذا الاكتشاف هو مثال مثالي على القيمة الهائلة لبيانات الأرشيف للمشروعات العلمية الجديدة". وتابع: "هذا الاكتشاف يوضح النتائج المذهلة التي يمكن تحقيقها باستخدام البيانات الأرشيفية ويشدد على أهمية تطوير GSA للأجيال القادمة من علماء الفلك".
إن جهاز Gemini Spectrograph متعدد الأغراض المستخدم في عمل ملاحظات Gemini عبارة عن أداة مزدوجة تم إنشاؤها كشراكة مشتركة بين Gemini ، ومرصد Dominion الفيزيائي الفلكي ، وكندا ، ومركز تكنولوجيا الفلك في المملكة المتحدة وجامعة دورهام ، المملكة المتحدة. بشكل منفصل ، قدم المرصد الوطني الأمريكي لعلم الفلك البصري النظام الفرعي للكاشف والبرامج ذات الصلة. تم تصميم GMOS بشكل أساسي للدراسات الطيفية حيث تتطلب عدة مئات من الأطياف المتزامنة ، مثل عند مراقبة مجموعات النجوم والمجرات. لدى GMOS أيضًا القدرة على تركيز الصور الفلكية على مجموعتها التي تزيد عن 28 مليون بكسل.
مجموعة إسحاق نيوتن من التلسكوبات (ING) هي مؤسسة مجلس أبحاث فيزياء الجسيمات وعلم الفلك (PPARC) في المملكة المتحدة ، و Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) في هولندا ومعهد أستروف؟ IAC) في إسبانيا. تقوم ING بتشغيل تليسكوب ويليام هيرشل بطول 4.2 متر ، وتليسكوب إسحاق نيوتن بطول 2.5 متر ، وتليسكوب جاكوبس كابتين 1.0 متر. تقع التلسكوبات في مرصد روكي دي لوس موتشاكوس الإسباني في لا بالما الذي يديره معهد دي أستروف؟ سيكا دي كانارياس (IAC).
معلومات اساسية:
المستعرات الأعظمية من بين أكثر الظواهر نشاطًا في الكون بأسره. عندما يصل نجم يبلغ أكثر من ثمانية أضعاف كتلة شمسنا إلى نهاية احتياطي الوقود النووي ، لم يعد قلبها مستقرًا من الانهيار تحت ثقلها الهائل. مع انهيار قلب النجم ، يتم إخراج الطبقات الخارجية في موجة صدمة سريعة الحركة. ينتج عن هذا الإطلاق الضخم للطاقة مستعر أعظم أكثر سطوعًا بنحو مليار مرة من شمسنا ، ويمكن مقارنته بسطوع مجرة بأكملها. بعد تدمير نفسه ، يصبح قلب النجم إما نجمًا نيوترونيًا أو ثقبًا أسود.
يتألف الفريق من ستيفن ج. سمارت ، وجوستين ر. موند ، ومارجريت أ. هندري ، وكريستوفر إيه توت ، وجيرالد ف.جيلمور (جامعة كامبريدج ، المملكة المتحدة) ، وسيبو ماتيلا (مرصد ستوكهولم ، السويد) ، وكريس آر. بن (مجموعة تلسكوبات إسحاق نيوتن ، إسبانيا).
المصدر الأصلي: بيان الجوزاء
