السوبرنوفا هي بعض أكثر الأحداث نشاطًا وقوة في الكون المرئي. وبينما نعلم أن المستعرات الأعظمية مسؤولة عن إنشاء العناصر الثقيلة اللازمة لكل شيء من الكواكب إلى الأشخاص إلى أدوات الطاقة ، كافح العلماء طويلًا لتحديد الآليات الكامنة وراء الانهيار المفاجئ والانفجار اللاحق للنجوم الضخمة.
الآن ، بفضل مهمة NuSTAR من وكالة ناسا ، لدينا أول أدلة قوية على ما يحدث قبل أن يصبح النجم "طفرة".
تظهر الصورة أعلاه بقايا المستعر الأعظم من Cassiopeia A (أو Cas A باختصار) مع بيانات NuSTAR باللون الأزرق وملاحظات من مرصد Chandra X-ray باللون الأحمر والأخضر والأصفر. إنها موجة الصدمة التي خلفها انفجار نجم أكبر بحوالي 15 إلى 25 مرة من شمسنا قبل أكثر من 330 عامًا * ، وتتوهج في أطوال موجية مختلفة من الضوء اعتمادًا على درجات الحرارة وأنواع العناصر الموجودة.
كشفت الملاحظات السابقة مع شاندرا عن انبعاثات الأشعة السينية من الأصداف المتطايرة وشعيرات الغاز الساخن الغني بالحديد في Cas A ، لكنهم لم يتمكنوا من النظر بعمق كافٍ للحصول على فكرة أفضل عن ما هو داخل الهيكل. لم يكن الأمر كذلك حتى تحول مصفوفة التليسكوب الطيفي النووي التابعة لوكالة ناسا - التي كانت نوستار إلى من هم على علم بها - رؤيتها بالأشعة السينية على Cas A بحيث يمكن العثور على قطع الألغاز المفقودة.
وهي مصنوعة من التيتانيوم المشع.
تم عمل العديد من النماذج (باستخدام ملايين الساعات من وقت الكمبيوتر العملاق) لمحاولة تفسير المستعرات الأعظمية المنهارة. تمزق النجم عن طريق الطائرات النفاثة القوية التي تطلق من أقطابها ، وهو أمر مرتبط بانفجارات أشعة غاما الأكثر قوة (ولكن المركزة). ولكن لم يبدو أن الطائرات هي السبب في Cas A ، التي لا تظهر بقايا عنصرية داخل هياكلها النفاثة ... وبالإضافة إلى ذلك ، فإن النماذج التي تعتمد على الطائرات وحدها لم ينتج عنها دائمًا مستعر أعظم كامل.
كما اتضح ، فإن وجود كتل غير متماثلة من التيتانيوم المشع عميقًا داخل قذائف Cas A ، التي تم الكشف عنها في الأشعة السينية عالية الطاقة من قبل NuSTAR ، يشير إلى عملية مختلفة بشكل مدهش في اللعب: "انزلاق" مادة داخل السلف النجم الذي يبدأ موجة صدمة ، في نهاية المطاف تمزيقه.
شاهد الرسوم المتحركة لكيفية حدوث هذه العملية:
يشبه الانسياب ، الذي يحدث على مدى فترة زمنية تبلغ بضع مئات من المللي ثانية - حرفيا في غمضة عين - الماء المغلي على موقد. عندما تنكسر الفقاعات عبر السطح ، ينفجر البخار.
فقط في هذه الحالة يؤدي الاندفاع إلى انفجار قوي بجنون لنجم بأكمله ، وينفجر موجة صدمة من الجسيمات عالية الطاقة في الوسط النجمي وينثر مجموعة دورية من العناصر الثقيلة في المجرة.
في حالة Cas A ، تم إخراج التيتانيوم -44 ، في كتل تتكرر شكل عدم تناظر القطع الأصلي. كانت NuSTAR قادرة على تصوير وتعيين التيتانيوم ، الذي يتوهج في الأشعة السينية بسبب نشاطه الإشعاعي (وليس لأنه يتم تسخينه من خلال توسيع موجات الصدمة ، مثل العناصر الأخف الأخرى المرئية لـ Chandra.)
قال فلكي كالتك بريان جريفينستيت ، الفلكي في كالتك خلال مؤتمر عبر الهاتف لوكالة ناسا في 19 فبراير: "حتى حصلنا على نوستار ، لم نتمكن من رؤية عمق الانفجار".
"في السابق ، كان من الصعب تفسير ما يجري في Cas A لأن المواد التي يمكننا رؤيتها تتوهج فقط في الأشعة السينية عندما يتم تسخينها. الآن بعد أن رأينا المادة المشعة ، التي تتوهج بالأشعة السينية بغض النظر عن السبب ، نحصل على صورة أكثر اكتمالًا لما كان يحدث في قلب الانفجار ".
- براين جريفينستيت ، مؤلف رئيسي ، Caltech
حسنًا ، رائع جدًا ، كما تقول. عثرت NuSTAR من وكالة ناسا على توهج التيتانيوم في بقايا النجم المنفجر ، شاهدت شاندرا بعض الحديد ، ونحن نعلم أنه ذبح و "غلى" جزءًا من الثانية قبل أن ينفجر. وماذا في ذلك؟
قال الفلكي روبرت كيرشنر من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية: "الآن يجب أن تهتم بهذا الأمر". "المستعرات الأعظمية تصنع العناصر الكيميائية ، لذلك إذا اشتريت سيارة أمريكية ، لم تكن تصنع في ديترويت قبل عامين ؛ صنعت ذرات الحديد في ذلك الفولاذ في انفجار مستعر أعظم قديم حدث منذ خمسة مليارات سنة. ويظهر نوستار أن التيتانيوم الموجود في الورك البديل لعمك جاك صنع في هذا الانفجار أيضًا.
"نحن جميعاً متحمسون ونوستار توضح لنا من أين أتينا. بما في ذلك قطع الغيار لدينا. لذا يجب أن تهتم بهذا ... وكذلك عمك جاك ".
وهي ليست مجرد مستعرات عظمى انهيار أساسية ستستطيع نوستار التحقيق فيها. سيتم فحص الأنواع الأخرى من المستعرات الأعظمية أيضًا - في حالة SN2014J ، وهو النوع Ia الذي تم رصده في M82 في يناير ، حتى بعد حدوثه مباشرة.
ردت محققة نوستار الرئيسية فيونا هاريسون على مجلة الفضاء خلال المؤتمر الهاتفي: "نحن نعلم أن هؤلاء هم نوع من النجوم القزمة البيضاء التي تنفجر". "هذه أخبار مثيرة للغاية ... كانت نوستار تنظر إلى [SN2014J] منذ أسابيع ، ونأمل أن نكون قادرين على قول شيء عن هذا الانفجار أيضًا".
أحد أهم الإنجازات التي توصلت إليها نتائج NuSTAR الأخيرة هو وجود مجموعة جديدة من القيود الملحوظة لوضعها على النماذج المستقبلية للنجوم الفائقة الانهيار الأساسية ... والتي ستساعد في توفير إجابات - وأسئلة جديدة محتملة - حول كيفية انفجار النجوم ، حتى مئات أو آلاف بعد سنوات من ذلك.
قال كيرشنر: "إن NuSTAR رائد العلوم ، وعليك أن تتوقع أنه عندما تحصل على نتائج جديدة ، فإنه سيفتح العديد من الأسئلة التي تجيب عليها".
تم إطلاق NuSTAR في يونيو من عام 2012 ، وهو أول تلسكوب يركز بالأشعة السينية على مدار الأرض وأول تلسكوب قادر على إنتاج خرائط للعناصر المشعة في بقايا السوبرنوفا.
اقرأ المزيد عن بيان JPL الإخباري هنا ، واستمع إلى المؤتمر الصحفي الكامل هنا.
* بما أن Cas A تقع على بعد 11000 سنة ضوئية من الأرض ، فسيكون التاريخ الفعلي للمستعر الأعظم قبل حوالي 11330 عامًا. اعط او خذ البعض.
