لولا بقايا المستعر الأعظم لما كان لدينا الكثير من المعرفة عن المستعرات الأعظمية نفسها. إذا كان انفجار سوبرنوفا هو نهاية حياة النجم ، فيمكننا أيضًا أن نشكر الفيزياء الفلكية الجنائية على الكثير من معرفتنا. تترك النجوم المتفجرة الضخمة وراءها أدلة رائعة ورائعة على نهاياتها الكارثية ، ويأتي الكثير مما نعرفه عن المستعرات الأعظمية من دراسة البقايا بدلاً من الانفجارات نفسها. بقايا المستعر الأعظم مثل سديم السلطعون و SN 1604 (مستعر كبلر المستعر الأعظم) من أكثر الأشياء التي خضناها للدراسة.
قد تكون مراقبة مستعر أعظم نشط في قبضة تدميره أمرًا صعبًا. لكن يبدو أن تلسكوب هابل الفضائي على مستوى المهمة.
في الآونة الأخيرة ، استخدم فريق من العلماء بيانات هابل ، جنبًا إلى جنب مع ملاحظات أخرى ، لإعطائنا عرضًا تفصيليًا لبداية نهاية نجم ضخم واحد يتحول إلى مستعر أعظم. إنها تسمى SN 2020fqv ، وتبعد حوالي 60 مليون سنة ضوئية فيما يعرف باسم مجرات الفراشة التفاعلية (NGC 4567 و NGC 4568.)
نشر الفريق النتائج التي توصلوا إليها في ورقة بعنوان ' السالف والوسط النجمي القريب من النوع الثاني المستعر الأعظم 2020fqv من القياس الضوئي عالي الإيقاع والتحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية بسرعة فائقة . ' تم نشره في الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية. المؤلف الرئيسي هو Samaporn Tinyanont ، باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز.
تم رصد النجم المتفجر لأول مرة بواسطة مرفق زويكي العابر ، وأدرك علماء الفلك أيضًا أن TESS التابع لناسا ( ساتل مسح الكواكب الخارجية العابرة ) كان يراقب المستعر الأعظم ، الذي تصادف وجوده في منطقة المراقبة النشطة للقمر الصناعي. في حين أن كلا المرفقين جيدان في العثور على أشياء مثل المستعرات الأعظمية ، إلا أنهما لا يجيدان دراستها بالتفصيل. (المهمة الرئيسية لـ TESS هي العثور على الكواكب الخارجية ، لكنها رصدت العديد من المستعرات الأعظمية. في الواقع ، في ورقة نشرت قبل عام ، توقع علماء الفلك أن TESS قد يلعب دورًا في اكتشاف مستعر أعظم في هذه المراحل المبكرة من التدمير.) انفجارات المستعرات الأعظمية هي صفقة كبيرة في عالم علم الفلك / الفيزياء الفلكية ، لذلك سارع علماء الفلك إلى توجيه هابل والمرافق الأرضية الأخرى في SN 2020fqv .
اتضح أن هذا حدث محظوظ للغاية. تمكن علماء الفلك من رؤية النجم في أولى مراحل تدميره. ومن اللافت للنظر أن هابل استجوب الوسيط النجمي (CSM) من الانفجار بعد ساعات فقط من حدوثه. التقط التلسكوب الفضائي أول طيف له من CSM بعد 26 ساعة فقط من انفجار النجم. تم تفجير هذه المادة بعيدًا عن النجم في أيامه الأخيرة ، وساعدت كل هذه الملاحظات علماء الفلك على فهم ما يحدث للمستعر الأعظم قبل موته مباشرة.
أوضح المؤلف الرئيسي Tinyanont in أ خبر صحفى . 'بالنسبة لهذا المستعر الأعظم ، تمكنا من إجراء عمليات رصد فائقة السرعة باستخدام هابل ، مما وفر تغطية غير مسبوقة للمنطقة المجاورة للنجم الذي انفجر.'
يعرض هذا الرقم من الدراسة جدولًا زمنيًا للرصد لـ SN 2020fqv. لاحظ الكمية الكبيرة من ملاحظات TESS والطيف الأول بعد 26 ساعة فقط من الانفجار. لاحظ TESS المستعر الأعظم قبل اكتشافه لأن TESS كان موجهاً في هذا الاتجاه بالفعل. STIS هو مطياف التصوير بالتلسكوب الفضائي. COS هو مطياف أصل كوني. HST ToO هو هدف تلسكوب هابل الفضائي.
ألقيت النجوم الضخمة الكثير من الكتلة بالقرب من نهاية حياتها. تشكل هذه المادة الوسط النجمي المحيط بالنجم. لكن CSM ليست موحدة أبدًا ؛ هناك ملامح مختلفة للكثافة ونطاقات فيزيائية مختلفة وكميات مختلفة من الكتلة. والعمليات المختلفة مثل الرياح النجمية ، وعدم الاستقرار في الاحتراق النووي داخل النجم نفسه ، والتفاعلات مع أي رفقاء ثنائية تخلق هذه الاختلافات.
هناك عدم يقين حول كيفية حدوث كل هذه العمليات في المستعر الأعظم ، وهو مجال مهم للدراسة في الفيزياء الفلكية. يمنح SN 2020fqv علماء الفيزياء الفلكية فرصة لدراسة كيفية تشكيل كل هذه العمليات لـ CSM ، والتي بدورها تخبرهم كثيرًا عن النجم السلف ، بما في ذلك هيكله الداخلي وأصوله.
تعود ملاحظات هابل لـ SN 2020fqv إلى التسعينيات واستخدم الفريق هذه البيانات في دراستهم. كان TESS يراقب المستعر الأعظم أيضًا ، وتعود ملاحظاته إلى عدة أيام قبل الانفجار. التقط TESS صورًا للنجم كل ثلاثين دقيقة طوال مدة الانفجار ولعدة أسابيع بعد ذلك. بمجرد أن اكتشف علماء الفلك انفجار المستعر الأعظم ، وجهوا هابل إليه أيضًا. مع وجود عقود من البيانات في متناول اليد ، بالإضافة إلى الملاحظات التفصيلية الجديدة للمواد المحيطة بالنجم ، أنشأ فريق الباحثين سجلًا مدته سنوات لعملية انفجار المستعر الأعظم.
تُظهر صور TESS من الدراسة بعض أعمال التجسس التي أجريت في البحث. تمر الصورة بمراحل تصغير من صور خام إلى صور مختلفة. تُظهر الصورة الأولية وجود أشرطة الكاشف وكل الضوء المتناثر بسبب اتجاه TESS في وقت الصورة. صورة الخلفية عبارة عن صورة خلفية للأداة لا تزال تُظهر الأشرطة والضوء المتناثر. تُظهر صورة الخلفية المطروحة السماء ، وتستخدم صورة الفرق صورة ما قبل الانفجار لطرح المجرة المضيفة للمستعر الأعظم ، تاركًا SN 2020fqv فقط داخل دائرة حمراء. حقوق الصورة: Tinyanont et al 2021.
أوضح رايان فولي من جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز ، قائد الفريق الذي قام بهذا الاكتشاف. 'هذا وضع مختلف لأننا نعرف حقًا ما يحدث ونرى الموت في الواقع في الوقت الفعلي.'
قال فولي: 'لدينا الآن هذه القصة الكاملة حول ما حدث للنجم في السنوات التي سبقت وفاته ، خلال وقت الوفاة ، ثم بعد ذلك'. 'هذا حقًا هو العرض الأكثر تفصيلاً لنجوم مثل هذه في لحظاتهم الأخيرة وكيف تنفجر.'
الحقيقة الحاسمة في دراسة المستعرات الأعظمية ، أو أي نجوم ، هي كتلتها. يتم التنبؤ بحياة النجم من خلال كتلته الأولية. أعطت الملاحظات التفصيلية لانفجار SN 2020fqv الفرصة لعلماء الفلك لقياس كتلته بثلاث طرق مختلفة ، والتي اتفقت جميعها مع بعضها البعض: النماذج النظرية ومحتوى الأكسجين والصور الأرشيفية. إن فهم كتلة المستعر الأعظم أمر بالغ الأهمية لفهم عملية السوبرنوفا نفسها. في هذه الحالة ، تبلغ كتلة النجم حوالي 14 إلى 15 ضعف كتلة الشمس.
نظرًا لوجود الكثير من البيانات حول SN 2020fqv ، لا سيما البيانات المتعلقة بالظروف التي أعقبت الانفجار مباشرة ، يشير الفريق إلى المستعر الأعظم باعتباره حجر رشيد .
'يستخدم الناس مصطلح' Rosetta Stone 'كثيرًا. ولكن هذه هي المرة الأولى التي تمكنا فيها من التحقق من الكتلة بهذه الطرق الثلاث المختلفة لمستعر أعظم واحد ، وكلها متسقة '، قال تينيانونت. 'الآن يمكننا المضي قدمًا باستخدام هذه الأساليب المختلفة والجمع بينها لأن هناك الكثير من المستعرات الأعظمية الأخرى حيث لدينا كتل من طريقة ما دون الأخرى.'
انطباع فني عن نجم يتحول إلى مستعر أعظم ، يلقي محتوياته المخصبة كيميائيًا في الكون. الائتمان: ناسا / سويفت / سكاي ووركس ديجيتال / دانا بيري
إذا كان SN 2020fqv عبارة عن حجر رشيد من نوع ما ، فيمكن أن يكون بمثابة تحذير عندما تتحول النجوم الأخرى إلى مستعر أعظم. في السنوات التي سبقت انفجار المستعر الأعظم ، يصبح النجم أكثر نشاطًا. يمكن أن يتقلب لمعانها ويمكن أن تتساقط المواد. على سبيل المثال ، في السنوات الأخيرة ، تصرف منكب الجوزاء بشكل غريب وتساءل علماء الفلك عما إذا كان على وشك الانفجار. (وجد علماء الفلك تفسيرات أخرى لسلوك منكب الجوزاء ، ولا يتوقعون أن ينفجر في أي وقت قريب).
قال فولي: 'يمكن أن يكون هذا نظام تحذير'. 'لذا إذا رأيت نجمًا يبدأ في الاهتزاز قليلاً ، ابدأ في التمثيل ، فربما يجب أن نولي المزيد من الاهتمام ونحاول حقًا فهم ما يحدث هناك قبل أن ينفجر. عندما نجد المزيد والمزيد من هذه المستعرات الأعظمية مع هذا النوع من مجموعة البيانات الممتازة ، سنتمكن من فهم ما يحدث في السنوات القليلة الماضية من حياة النجم بشكل أفضل.
SN 2020fqv هو مستعر أعظم انهار النواة (CCSN). إنه النوع II-P وهو النوع الفرعي الأكثر شيوعًا لشبكات CCSN. الحرف P في الاسم يعني الهضبة. إنه يشير إلى كيفية انحناء ضوءهم للهضبة لفترة من الوقت بعد الانفجار ، مما يميزهم عن غيرهم من المستعرات الأعظمية من النوع الثاني. لكن القواسم المشتركة بينهما لم تؤد إلى فهم كامل للغاية. كشفت الملاحظات الأخيرة للنوع II-Ps ظواهر غير مفسرة لا تستطيع نماذجنا الحالية تفسيرها.
يمكن أن يساعد هذا العمل ، الذي هو مستنير بشكل خاص بفضل الملاحظات عالية الإيقاع بواسطة TESS ، في تفسير بعض هذه الظواهر. إنه يُظهر بالتأكيد ، وفقًا للمؤلفين ، أن هناك تعقيدًا في المرحلة المتأخرة من تطور النجوم الضخمة أكثر مما كنا نظن.
يجب أن يوفر مرصد Vera Rubin القادم دفعة كبيرة لفهمنا للمستعرات الأعظمية مثل SN 2020fqv. '... سيكون مرصد Vera Rubin قادرًا على إنتاج منحنيات ضوئية متعددة النطاقات لجميع SNe II-P إلى حوالي 400 Mpc ، مما يسمح بدراسة منهجية حقًا لتفاعلات CSM حول SNe II-P' ، كما كتب المؤلفون في استنتاجهم .
تتضمن هذه الدراسة بعض الحظ. تعود بيانات هابل على SN 2020fqv إلى سنوات ، وقد ساعدت هذه البيانات وملاحظات هابل سريعة الاستجابة في جعل هذا العمل ممكنًا.
قد يتفوق تلسكوب فيرا روبن والمرافق القادمة الأخرى على هابل من نواحٍ عديدة. لكن الأشخاص الذين صمموا وبنوا هابل ودفعوا بالمشروع يظهرون أن بعد نظرهم يستمر في جني الثمار.
تُظهر معرفتنا المتزايدة بالمستعرات الأعظمية ، والعديد من الظواهر الأخرى ، أن مساهمة هابل لا تزال حاسمة.
أكثر:
- خبر صحفى: هابل يعطي نظرة مبكرة غير مسبوقة لتدمير نجم محكوم عليه بالفشل
- البحوث المنشورة: السالف والوسط النجمي القريب من النوع الثاني المستعر الأعظم 2020fqv من القياس الضوئي عالي الإيقاع والتحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية بسرعة فائقة
- الكون اليوم: انفجرت مستعر أعظم بشكل خطير بالقرب من الأرض منذ 2.5 مليون سنة
