لأول مرة.. علماء الفلك يلتقطون النهاية الدرامية لحياة نجم أحمر عملاق.. فيديو

طقس العرب - تمكن علماء الفلك لأول مرة، من تصوير النهاية الدرامية لحياة نجم أحمر عملاق (Red Supergiant)، ومشاهدة التدمير الذاتي السريع للنجم الضخم ومرحلة الاحتضار النهائي قبل انهياره وتحوله إلى مستعر أعظم (supernova) من النوع الثاني.

ما أهمية ما توصل له علماء الفلك من تصوير موت النجم؟

ما حدث هو أن فريق بقيادة باحثين في جامعة نورث وسترن وجامعة كاليفورنيا، بيركلي (UC Berkeley)، راقب النجم الأحمر العملاق خلال الأيام الـ 130 الأخيرة التي سبقت انفجاره المميت، فتبين لهم ملاحظات جديدة لم يتم ملاحظتها سابقا.

يتحدى هذا الاكتشاف الأفكار السابقة حول كيفية تطور النجوم العملاقة الحمراء مباشرة قبل الانفجار، فقد أظهرت الملاحظات السابقة أن النجوم العملاقة الحمراء تكون هادئة نسبيًا قبل موتها، مع عدم وجود دليل على انفجارها العنيف أو صدور انبعاثات مضيئة.

إلا أن الملاحظات الجديدة كشفت عن إشعاع لامع من عملاق أحمر في العام الأخير قبل انفجاره. يشير هذا إلى أن بعض هذه النجوم على الأقل يجب أن تخضع لتغييرات كبيرة في بنيتها الداخلية، والتي تؤدي بعد ذلك إلى طرد مضطرب للغاز قبل لحظات من الانهيار.

تم التوصل إلى هذه الملاحظات عندما التقط الفريق بسرعة الفلاش القوي، وحصل على الطيف الأول للانفجار النشط، المسمى سوبرنوفا (SN 2020tlf) باستخدام مطياف التصوير منخفض الدقة التابع لمرصد "Keck" في هاواي. وأظهرت البيانات دليلًا مباشرًا على وجود مادة ظرفية كثيفة تحيط بالنجم في وقت الانفجار.

Boom!Astronomers have imaged in real time the dying breath of a red supergiant. Via 2 Hawai'i telescopes @keckobservatory & @UHIfA Pan-STARRS, they watched the star self-destruct during its last 130 days before going supernova.
https://t.co/0R26HpHFeo
Credit: @AdamGDog pic.twitter.com/8ZH6HTAux7

— W. M. Keck Observatory (@keckobservatory) January 6, 2022

قالت رافاييلا مارغوتي ، أستاذة مساعدة في مركز البحوث (CIERA) وكبيرة مؤلفي الدراسة: "الأمر أشبه بمشاهدة قنبلة موقوتة". "لم نؤكد أبدًا سابقا وحتى هذه اللحظة مثل هذا النشاط العنيف في نجم عملاق أحمر يحتضر حيث نراه ينتج مثل هذا الانبعاث المضيء، ثم ينهار ويشتعل."

واصل الفريق مراقبة المستعر الأعظم أو "سوبرنوفا" (SN 2020tlf) بعد الانفجار. استنادًا إلى البيانات التي تم الحصول عليها من مرصد "كيك" للتصوير العميق والطيف متعدد الأجسام والطيف القريب من الأشعة تحت الحمراء، حدد الباحثون أن النجم العملاق الأحمر الذي انفجر، والموجود في مجرة ​​NGC 5731 على بُعد حوالي 120 مليون سنة ضوئية من الأرض - كان هائلا أكثر بعشر مرات من الشمس.

قال جاكوبسون غالان، المؤلف الرئيسي للدراسة: "أنا متحمس للغاية لكل ما تم الكشف عنه من خلال هذا الاكتشاف". "إن اكتشاف المزيد من الأحداث مثل SN 2020tlf سيؤثر بشكل كبير على كيفية تعريفنا للأشهر الأخيرة من التطور النجمي ، وتوحيد المراقبين والمنظرين في السعي لحل اللغز حول كيفية قضاء النجوم الضخمة اللحظات الأخيرة من حياتها."

كيف يموت النجم الأحمر العملاق؟

لسنا فقط من نولد ونموت. كل شيء تقريبًا معنا في الكون يدخل في نفس الدائرة. وإذا كان بإمكانك أن تنظر إلى الموت كعملية انتقال، من حالة إلى أخرى، فلن يختلف الأمر كثيراً بالنسبة للنجوم، تعيش النجوم طويلا في مرحلة النمط الأساسي (main sequence star) معتمدة على تفاعلات الاندماج النووي للهيدروجين في قلب النجم والتي تسبب ضغطا إلى الخارج حيث يكون هذا الضغط متوازنا مع قوة الجاذبية التي تعمل إلى الداخل.

يبدأ موت النجم بنفاذ الهيدروجين في مركزه متحولا إلى هيليوم، لكنه لا يستطيع الهروب من المركز، كذلك لا يستطيع الهيدروجين المتواجد في الطبقات الخارجية العودة إلى المركز، بسبب الطبقة الإشعاعية (radiative zone) المحيطة به، ولذلك، نسبة صغيرة من الهيدروجين هي الوقود الذي يستخدمه النجم طوال حياته في مرحلة النمط الأساسي.

عندما ينفذ الهيدروجين يختفي الضغط الناتج عن اندماجه، وتصير قوة الجاذبية هي المتحكمة، فيبدأ القلب في الانكماش تحت تأثير جاذبيته الخاصة، رغم ذلك يزداد الحجم الكلي للنجم حيث يستمر الهيدروجين بالاندماج في الطبقات الخارجية، مطلقا كميات كبيرة من الطاقة، مما يتسبب في زيادة درجة الحرارة وبالتالي زيادة الحجم الكلي، ويتحول النجم إلى ما يسمى عملاقا أحمر (Red SuperGiant). 

ونتيجة تقلص حجم المركز، تزداد كثافته وبالتالي تزداد درجة حرارته لدرجة تجعله يبدأ في التصرف كسائل وليس غازا، وكما نعرف فإن السوائل غير قابلة للانضغاط، بالتالي يتوقف التقلص، لكن درجة الحرارة تكون قد زادت بشكل كاف لكي تسمح للهيليوم ببدء تفاعلات الاندماج الخاصة به، متحولا إلى عناصر أثقل حتى يصل إلى الكربون، والأكسجين.

تكمل التفاعلات طريقها بعد الكربون والأكسجين، فكتلة المركز الكبيرة تعني درجة حرارة أعلى، وبالتالي تستمر التفاعلات في إنتاج العناصر الأثقل مثل السيليكون والنيون والماغنيسيوم وغيرها،حتى يبدأ ظهور الحديد وهو أثقل العناصر الممكن تواجدها داخل نجم، لكن درجة الحرارة لا تكفي لاندماجه، وبالتالي ظهور الحديد يعني مباشرة أن هذا النجم قد انتهى، وأن الوقت حان للاحتفال بموته بانفجار عظيم يسمى «المستعر الأعظم» (Supernova).

وكلمة (Nova) في اللاتينية تعني "جديدا"، وبها سمي المستعر الأعظم بـ(Supernova)، ذلك أنه يسبب لمعانا شديدا في السماء، فيبدو للناظر كما لو أن هناك نجما «جديدا» قد ولد لتوه.