اكتشاف نوع جديد من الانفجار الفضائي “أقوى بـ 10 أضعاف من المستعر الأعظم”

ساد اعتقاد أن اندماج النجوم النيوترونية هو الطريقة الوحيدة لإنتاج العناصر الثقيلة (أثقل من الزنك)، حيث تتضمن عمليات الاندماج هذه مزج بقايا نجمين ضخمين في نظام ثنائي.

ولكننا نعلم أن العناصر الثقيلة أُنتجت لأول مرة بعد فترة ليست طويلة من الانفجار العظيم، عندما كان الكون صغيرا حقا. وفي ذلك الوقت، لم يمر وقت كاف لحدوث اندماجات النجوم النيوترونية. وبالتالي، كانت هناك حاجة إلى مصدر آخر لشرح وجود العناصر الثقيلة في وقت مبكر في درب التبانة.

ويوفر اكتشاف النجم القديم SMSS J2003-1142 في هالة درب التبانة – وهي المنطقة الكروية تقريبا التي تحيط بالمجرة – أول دليل على مصدر آخر للعناصر الثقيلة، بما في ذلك اليورانيوم وربما الذهب.

وفي بحث ديفيد يونغ، من كلية أبحاث الفلك والفيزياء الفلكية بالجامعة الوطنية الأسترالية، وغاري دا كوستا، أستاذ فخري في علم الفلك، المنشور في Nature، تبين أن العناصر الثقيلة المكتشفة في SMSS J2003-1142 أنتجت على الأرجح، ليس عن طريق اندماج نجم نيوتروني، ولكن من خلال انهيار وانفجار نجم سريع الدوران مع مجال مغناطيسي قوي وكتلة حوالي 25 مرة من الشمس.

وتم التأكيد مؤخرا على أن اندماج النجوم النيوترونية بأنه بالفعل أحد مصادر العناصر الثقيلة في مجرتنا. وكما يوحي الاسم، يحدث هذا عندما يندمج نجمان نيوترونيان في نظام ثنائي معا في حدث نشط يسمى “كيلونوفا”. 

ومع ذلك، تشير النماذج الحالية للتطور الكيميائي لمجرتنا إلى أن اندماجات النجوم النيوترونية وحدها لا يمكن أن تنتج الأنماط المحددة للعناصر التي نراها في العديد من النجوم القديمة، بما في ذلك SMSS J2003-1142.

ولوحظ SMSS J2003-1142 لأول مرة في عام 2016 من أستراليا، ثم مرة أخرى في سبتمبر 2019 باستخدام تلسكوب في المرصد الأوروبي الجنوبي في تشيلي.

ومن هذه الملاحظات، درس الباحثون التركيب الكيميائي للنجم. ومن المحتمل أن تكون العناصر المكتشفة نتجت عن نجم وحيد، بعد الانفجار العظيم مباشرة.

ويمكن أن يكشف التركيب الكيميائي لـ SMSS J2003-1142 عن طبيعة وخصائص نجمه الأم. ومن المهم بشكل خاص الكميات العالية غير العادية من النيتروجين والزنك والعناصر الثقيلة بما في ذلك اليوروبيوم واليورانيوم.

وتشير مستويات النيتروجين المرتفعة في SMSS J2003-1142 إلى أن النجم الأصل كان له دوران سريع، بينما تشير مستويات الزنك العالية إلى أن طاقة الانفجار كانت حوالي عشرة أضعاف طاقة المستعر الأعظم “العادي”.

وفي الفرضية، كان النجم الأصل الوحيد هو الذي صنع جميع العناصر التي لوحظت في SMSS J2003-1142. ومن ناحية أخرى، كان من الممكن أن يستغرق الأمر وقتا أطول بكثير حتى تُصنع العناصر نفسها فقط من خلال عمليات اندماج النجوم النيوترونية. ولكن هذه المرة لم تكن لتوجد حتى في هذا الوقت المبكر من تكوين المجرة عندما صُنعت هذه العناصر.

ولا يوفر نموذج hypernovae المغنطيسي ملاءمة أفضل للبيانات فحسب، بل يمكنه أيضا شرح تكوين SMSS J2003-1142 من خلال حدث واحد. ويمكن أن تفسر عمليات اندماج النجوم النيوترونية، إلى جانب المستعرات الأعظمية المغناطيسية، كيفية إنشاء جميع العناصر الثقيلة في مجرة ​​درب التبانة.