تلتقي النجوم الضخمة بزوالها في انفجارات سوبر نوفا قوية. تضيء هذه الأحداث الكارثية السماء لعدة أشهر، وهي من أكثر الظواهر التي تمت دراستها بشكل مكثف في علم الفلك. هناك أنواع مختلفة من المستعرات الأعظم، وتشكل المستعرات الأعظمية المنهارة حوالي 70٪ من جميع المستعرات الأعظم.
يُطلق على النوع الأكثر نشاطًا والأكثر سطوعًا من المستعرات الأعظمية ذات الانهيار الأساسي (CCSNe) اسم المستعرات الفائقة. فقط النجوم التي تزيد كتلتها عن 30 كتلة شمسية يمكنها أن تنفجر على شكل مستعرات فائقة. يكون المستعر الفائق (HN) أكثر سطوعًا بنحو 10 مرات من CCSNe الأخرى ويقذف مادة ذات طاقات حركية عالية للغاية. لكن الأدلة التي تدعم وجود HN كانت ضعيفة.
عندما تنفجر النجوم الضخمة، فإنها تكوّن معادن فلكية تنتشر في الفضاء. يتم تناول هذه المادة في الجيل التالي من عملية تكوين النجوم. تم استخدام HN لتفسير بعض النجوم غير العادية في هالة درب التبانة، بالإضافة إلى نجم موجود في مجرة النحات الكروية القزمة القريبة. هذه النجوم فقيرة للغاية بالمعادن.
اعتقد علماء الفلك أن انخفاض المعدن الفريد لهذه النجوم كان سببه انفجار نجم سلف واحد. كما افترضوا أن الغاز الناتج عن هذه الانفجارات اختلط بالتساوي. للعثور على أسلاف النجوم، قاموا بمقارنة الوفرة الكيميائية للنجوم مع نتائج انفجارات SNe النموذجية.
عندما لم تتطابق معدنية النجم مع أي نوع من المستعرات الأعظم العادية، بحثوا عن نموذج آخر أكثر ملاءمة. في حالات النجوم في هالة درب التبانة، وفي مجرة النحات، كانت نماذج المستعرات الفائقة هي الأفضل.
لكن هذا التوافق الأفضل اعتمد على فهم معين للمستعرات الفائقة: أن كل شيء ينتج عن الانفجار القوي كان مختلطًا بشكل موحد. تشير ورقتان بحثيتان جديدتان إلى أن هذا ليس ما يحدث، وأن HNe ليس مسؤولاً عن هذه النجوم ذات المعدن المنخفض. وبما أن هذه النجوم هي من أفضل الأدلة على وجود HN، فقد أظهرت الأبحاث أن HNe قد لا يكون موجودًا.
“جميع الأدلة التي نراها على المستعرات الفائقة اختفت فجأة.” – أنمول أغاروال، مختبر مولارد لعلوم الفضاء، جامعة كوليدج لندن.
بالنسبة لقراء Universe Today الذين يرغبون في التعمق أكثر في هذا الأمر، فإن الورقتين هما:
- “التخصيب العشوائي غير المستكشف وآثاره على أنماط الوفرة النجمية،” نُشر في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية. المؤلفون هم أنمول أغاروال، طالب دكتوراه في مختبر مولارد لعلوم الفضاء في جامعة كوليدج لندن، والدكتور رالف شونريش، الذي يعمل أيضًا في مختبر مولارد لعلوم الفضاء في جامعة كاليفورنيا.
- “خلط العشوائية يتخلى عن الأدلة على المستعرات الفائقة الدورانية المغناطيسية”، المنشورة أيضًا في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية. نفس المؤلفين كتبوا هذه الورقة أيضا.
النجوم ذات المعدن المنخفض للغاية مهمة لأنها تشبه النجوم الأولى في الكون، عندما لم يكن الكون غنيًا بالمعادن بعد. إنهم أقرب الباحثين الذين يمكنهم مراقبة النجوم الأولى في الكون. “من المفترض على نطاق واسع أنها غنية بنجم واحد ضخم يحتضر، وبعض هذه النجوم الفقيرة بالمعادن لديها نسب وفرة كيميائية غير طبيعية وقد تم اعتبارها تعكس مستعرًا فائقًا نادرًا (مع طاقة انفجار عالية 10)”.52 erg)،” يكتب المؤلفون في الورقة الأولى.
ويشيرون في ورقتهم البحثية الثانية إلى العمل الأخير الذي قام به باحثون آخرون يُظهر أن “نمط وفرة العناصر المرصودة لنجم الهالة” يتناسب مع نتائج انفجار السوبرنوفا.
لكن نتائجهم تتعارض مع هذه الفكرة. في الورقة الأولى، أوضحوا أن “وفرتها يتم تفسيرها بشكل أفضل من خلال التخصيب من المستعر الأعظم العادي (الأقل نشاطًا) الذي يمثل التوزيع غير المتجانس للمقذوفات”.
في الورقة الثانية “… أظهروا أن نمط الوفرة الغريب للنجم يتم تركيبه بشكل أفضل في إطار خلط العشوائية مع العائدات من المستعر الأعظم العادي المنهار (ccSN؛ Energyexp ~10)51 erg) واندماج نجم نيوتروني (NSM).”
وقال أغاروال في بيان صحفي: “إذا نظرنا إلى المستعر الأعظم اليوم، فإن مواد النجم ليست منتشرة بالتساوي”. “قد يطير الأكسجين في الغالب في اتجاه واحد، والكبريت في اتجاه آخر. وقد تتشكل النجوم الجديدة من مزيج من قطع المستعر الأعظم، وليس مزيج العناصر الشامل.”
لقد استخدموا نماذج رياضية للتعمق أكثر في هذا الأمر.
وقال أغاروال: “لقد طورنا نماذج رياضية أخذت ذلك في الاعتبار، ووجدنا في جميع الحالات أن النجوم التي تحتوي على مزيج غير عادي من المكونات قد تكونت على الأرجح من المستعرات الأعظم العادية”. “جميع الأدلة التي نراها على المستعرات الفائقة اختفت فجأة.”
يقارن هذا الشكل من الورقة الأولى ملاحظات المعدنية (الأحمر)، وينتج النموذج عن هذا العمل (الأزرق) ونتائج الأبحاث السابقة (البرتقالية) التي تشير إلى أن HNe مسؤول عن انخفاض المعدنة. ويجادل المؤلفون بأن نماذجهم، التي تعتمد على SNe وليس HNe، تتطابق بشكل أوثق مع الملاحظات. مصدر الصورة: الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية، المجلد 548، العدد 2، مايو 2026، stag610، https://doi.org/10.1093/mnras/stag610
عندما يقترب النجم الضخم والشيخوخة من نهاية حياته الاندماجية، فإنه يشكل طبقات من العناصر مثل طبقات البصلة. وتتركز العناصر الأثقل بالقرب من المركز، بينما تتركز العناصر الأخف بالقرب من السطح. وباستخدام نموذجهم، قاموا بفحص الكمية المطلوبة من كل عنصر من كل طبقة لتناسب النجوم ذات المعدن المنخفض.
“الرسالة الرئيسية من هذه الدراسة هي أنه يجب توخي المزيد من الحذر عند استنتاج آليات انفجار معينة من نجوم منفردة منخفضة المعادن ذات وفرة غريبة: في حين يستخدم هذا المجال الافتراض السائد بأن نجمًا فقيرًا بالمعادن يتم إثراءه بمزيج من الناتج من مستعر أعظم/مستعر أعظم واحد، فإننا ندعو بدلاً من ذلك إلى التخصيب بأجزاء من المستعر الأعظم”، كما كتب المؤلفون في ورقتهم البحثية الأولى.
في حين ركزت الورقة الأولى على ثلاثة نجوم تم تفسيرها سابقًا بواسطة المستعرات الفائقة، لكنها انقلبت الآن، نظرت الورقة الثانية إلى نجم أكثر تحديدًا. إنه عملاق أحمر في هالة درب التبانة ويظهر تركيبة كيميائية غير عادية بشكل خاص. في حين أنه من المعروف أن SNe تنتج عناصر ثقيلة، إلا أنها لا تنتجها كلها. يتم إنتاج بعضها، مثل اليورانيوم والفضة، من خلال اندماج النجوم النيوترونية، أو في النجوم شديدة المغناطيسية التي تنفجر على شكل HNe.
جادل بحث سابق بأن هذا العملاق الأحمر لا يمكن أن يكون قد تشكل من اندماج NS لأنه فقير جدًا بالمعادن. اقترح البحث أنه كان من المفترض أن تكون قد تشكلت من مواد أكثر بدائية تفتقر إلى تخصيب المعادن. استخدم هذا البحث نفسه أيضًا نموذجًا لمجرة درب التبانة، حيث تم إثراء المجرة ISM بسرعة بالعناصر الثقيلة. وهذا يعني أنه لم يمر وقت كافٍ لتتشكل النجوم النيوترونية وتتصادم. لذا، لا يمكن أن يكون اندماج NS هو المسؤول، ويجب أن يكون HN هو السلف،
لكن بحث أجروال وشونريش عارض ذلك. لا يسافر العملاق الأحمر المعني بسرعة كبيرة فحسب، بل يتحرك أيضًا في الاتجاه المعاكس لمعظم النجوم الأخرى في المجرة. يقول المؤلفون إن هذا النجم يجب أن يكون قد تشكل في مجرة قزمة اندمجت في النهاية مع MW. في هذه المجرات الصغيرة، تتشكل النجوم بشكل أبطأ، بعد ملايين السنين من الانفجار الكبير، وفي وقت متأخر عن النجوم الأخرى من نفس المجموعة. في هذه المجرات ذات الكتلة المنخفضة، ترسل النجوم المتفجرة أيضًا غازها الغني بالمعادن إلى الوسط بين المجرات، حيث تقل احتمالية أن تمتصه النجوم اللاحقة، على الأقل ليس بنفس السرعة.
وأظهرت النماذج الرياضية للباحثين أيضًا أن هذا النجم العملاق الأحمر غير العادي لا يحتاج إلى HN. بدلًا من ذلك، من المحتمل أنها تشكلت من اندماج NS وانهيار سوبر نوفا قياسي.
يقارن هذا الشكل ملاحظات العملاق الأحمر غير المعتاد في درب التبانة (الأحمر) مع نتائج هذا البحث (الوردي) ونتائج الأبحاث السابقة (الأرجواني). ويرى المؤلفون أن نموذجهم، الذي لا يتطلب مستعرًا فائقًا، يطابق الملاحظات بشكل أوثق. مصدر الصورة: الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية، المجلد 551، العدد 2، سبتمبر 2026، stag1512، https://doi.org/10.1093/mnras/stag1512
وكتب المؤلفون في ورقتهم البحثية الثانية: “إن إعادة التحليل التي قمنا بها تغير تفسير هذا النجم الغريب”. “كان يُعتقد سابقًا أنه دليل واضح على التخصيب بواسطة مستعر أعظم مغناطيسي الدوران، فإن توافقنا الجديد يفضل المساهمات المشتركة من SN العادي وNSM، مما يوفر تطابقًا أفضل بكثير مع البيانات.”
وفي ورقتهم الثانية، أشار المؤلفون أيضًا إلى نقطة تحذيرية مهمة. على الرغم من أن HNe ليس مطلوبًا منه تفسير هذه النجوم، إلا أن هذا لا يعني بالضرورة أن SNe وNSM هما السببان الوحيدان لهذه النجوم. “لذلك، في حين أن إحصاءاتنا تفضل هذا المزيج من SN وNSM على حالة السوبرنوفا التي تم النظر فيها سابقًا، إلا أننا لا نستبعد سيناريوهات أخرى”، كما استنتجوا.
المفتاح لكل هذا هو مدى جودة اختلاط المواد الموجودة في انفجار SN مع انتشارها في الفضاء.
وقال شونريش: “ما زلنا لا نعرف مدى جودة امتزاج مادة المستعر الأعظم قبل أن تشكل نجومًا جديدة”. “وهذا على الرغم من عقود من العمل في هذا المجال. وتشير أبحاثنا إلى أن بعض الاختلاط مستمر، ولكن الاختلاط غير كامل.”
وقال شونريش: “نحن بحاجة إلى أن نأخذ ذلك في الاعتبار في نماذجنا لكيفية تطور المواد الكيميائية في المجرات وكيفية عمل الوسط بين النجوم”.
