كيف تركت السوبرنوفا القريبة علامتها على الحياة على الأرض

لمدة ستة أشهر في عام 1181، ترك نجم محتضر علامة في سماء الليل. ظهر الجسم المذهل ساطعًا مثل زحل في محيط كوكبة كاسيوبيا، وسجلته السجلات التاريخية من الصين واليابان على أنه "نجم ضيف". استخدم علماء الفلك الصينيون هذا المصطلح للإشارة إلى جسم مؤقت في السماء، غالبًا ما يكون مذنبًا أو، كما في هذه الحالة، مستعر أعظم - انفجار كارثي لنجم في نهاية حياته. الجسم، المعروف الآن باسم SN 1181، هو واحد من عدد قليل من المستعرات الأعظمية الموثقة قبل اختراع التلسكوبات، وقد حير علماء الفلك لقرون. الآن، وصفت دراسة جديدة لأول مرة SN 1181 بالتفصيل من خلال إنشاء نموذج حاسوبي لتطور المستعر الأعظم من فور ظهور الانفجار الأولي حتى اليوم. وقارن فريق البحث النموذج بملاحظات التلسكوب الأرشيفية لسديمه - السحابة العملاقة من الغاز والغبار، المرئية حتى يومنا هذا، والتي تعد بقايا الحدث الضخم. وقال الباحثون إن التحليل يشير بقوة إلى أن SN 1181 ينتمي إلى فئة نادرة من المستعرات العظمى تسمى النوع Iax حيث يمكن أن يكون الاشتعال النووي الحراري نتيجة ليس فقط لقزم أبيض واحد ولكن اثنين اصطدما بعنف ولكن فشلا في الانفجار تمامًا، تاركين وراءهما "نجمًا زومبيًا".

فشل تفجير سوبر نوفا

استغرق علماء الفلك 840 عامًا لحل اللغز الكبير الأول لـSN 1181، وهو تحديد موقعه في درب التبانة. كان النجم المحتضر هو آخر مستعر أعظم قبل التلسكوب بدون بقايا مؤكدة، حتى عام 2021، حيث تتبعه ألبرت زيلسترا، أستاذ الفيزياء الفلكية في جامعة مانشستر في إنجلترا، إلى سديم في كوكبة ذات الكرسي. اكتشفت عالمة الفلك الهواة دانا باتشيك السديم في عام 2013 عند البحث في أرشيف مستكشف المسح بالأشعة تحت الحمراء واسع المجال التابع لوكالة ناسا، أو WISE. لكن زيلسترا، الذي لم يشارك في الدراسة الجديدة، كان أول من ربط بينه وبين المستعر الأعظم 1181. قال زيلسترا: "خلال (ذروة) كوفيد، أمضيت فترة ما بعد الظهيرة هادئة وكنت جالسًا في المنزل". "لقد قمت بمطابقة المستعر الأعظم مع السديم باستخدام سجلات من كتالوجات صينية قديمة. أعتقد أن هذا مقبول الآن بشكل عام - لقد نظر إليه الكثير من الناس واتفقوا على أنه يبدو صحيحًا. هذه بقايا ذلك المستعر الأعظم." يبعد السديم حوالي 7000 سنة ضوئية عن الأرض، وفي مركزه يوجد جسم سريع الدوران بحجم الأرض يسمى القزم الأبيض - نجم ميت كثيف استنفد وقوده النووي. هذه الميزة غير عادية بالنسبة لبقايا المستعر الأعظم لأن الانفجار كان يجب أن يمحو القزم الأبيض. كتب زيلسترا وزملاؤه دراسة في سبتمبر 2021 حول الاكتشاف. اقترح التقرير أن المستعر الأعظم 1181 قد ينتمي إلى فئة المستعر الأعظم من النوع Iax المراوغة بسبب وجود هذا القزم الأبيض "الزومبي". في المستعر الأعظم من النوع الأول أ الأكثر شيوعًا، يبدأ القزم الأبيض الذي يتشكل عندما يستنفد نجم شبيه بالشمس وقوده في تجميع المواد من نجم آخر قريب. توجد العديد من النجوم في أزواج، أو نظام ثنائي، على عكس الشمس. يجمع القزم الأبيض المواد حتى ينهار تحت تأثير جاذبيته الخاصة، مما يعيد إشعال الاندماج النووي بانفجار هائل يخلق أحد ألمع الأجسام في الكون.

الرياح النجمية غير المفسرة

بفضل المعرفة التي اكتسبناها حول مكان البحث عن المستعر الأعظم 1181، والاقتراح القائل بأنه قد يكون بقايا من النوع Iax، بدأ كو وزملاؤه العمل على كشف أسراره المتبقية. وقال كو: "من خلال التتبع الدقيق لتطور البقايا على مدار الوقت، تمكنا من الحصول على خصائص مفصلة لانفجار المستعر الأعظم 1181 لأول مرة. وأكدنا أن هذه الخصائص التفصيلية تتفق مع مستعر أعظم من النوع Iax"، مضيفًا أن النموذج الحاسوبي في الدراسة يتوافق مع الملاحظات السابقة للبقايا من التلسكوبات، بما في ذلك تلسكوب الفضاء XMM-Newton التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ومرصد تشاندرا للأشعة السينية التابع لوكالة ناسا. يُظهر تحليل كو أن منطقتي صدمة متميزتين تشكلان بقايا المستعر الأعظم 1181. منطقة خارجية تشكلت عندما تم إخراج المادة من انفجار المستعر الأعظم والتقت بالفضاء بين النجوم. أما المنطقة الداخلية الأحدث فهي أكثر صعوبة في تفسيرها. وتشير الدراسة إلى أن منطقة الصدمة الداخلية هذه قد تكون علامة على أن النجم بدأ يحترق مرة أخرى، بعد قرون من الانفجار، مما أدى إلى اكتشاف مفاجئ، وأضاف كو: يبدو أن الرياح النجمية عالية السرعة بدأت تهب من سطح النجم منذ 20 إلى 30 عامًا فقط. وعادةً ما ينفجر هذا التيار السريع من الجسيمات الذي يطلق عليه علماء الفلك اسم الرياح النجمية من القزم الأبيض كمنتج ثانوي للدوران السريع للنجم مباشرة بعد انفجار المستعر الأعظم.

فرصة العمر

ونظرًا لأن الأجسام مثل SN 1181 مهمة لصنع الكثير من العناصر التي يتكون منها البشر أيضًا، فإن دراستها تمثل فرصة عظيمة، وفقًا لزيلسترا. وقال: "يمكن لهذه الأحداث النشطة للغاية أن تؤدي إلى تكوين عناصر أثقل من الحديد، مثل العناصر الأرضية النادرة". "من المهم أن يكون لدينا مثال لمثل هذا الحدث من قبل 1000 عام حيث لا يزال بإمكاننا رؤية المواد المقذوفة، وربما في المستقبل يمكننا أن نرى بالضبط العناصر التي تم إنشاؤها في الحدث". وأضاف زيجلسترا أن هذه المعرفة ستساعد العلماء على فهم كيفية تشكل الأرض والحصول على هذه العناصر. قال برادلي شايفر، أستاذ فخري للفيزياء الفلكية وعلم الفلك في جامعة ولاية لويزيانا، والذي لم يشارك في الدراسة الأخيرة، إن الملاحظات القديمة للمستعرات الأعظمية كانت ذات أهمية قصوى للفيزياء الفلكية الحديثة تاريخيًا. وأضاف شايفر أن SN 1181 يمثل أحد الروابط القليلة الموثوقة بين المستعر الأعظم وبقايا المستعر الأعظم. يعد هذا الهدف مهمًا باعتباره الحالة الوحيدة الممكنة للحصول على ملاحظات جيدة للنوع Iax المراوغ.