بعد 37 عامًا، تمكن العلماء أخيرًا من حل “لغز جريمة قتل” كوني كان من الممكن أن يعاني منه حتى بوارو أو الآنسة ماربل.
واستغرق كشف ما حدث لهذه الضحية “النجمة الخارقة” أكثر من مجرد طرح بعض الأسئلة القاطعة على كبير الخدم.
في عام 1987، شاهد العلماء انفجار نجم على بعد 160 ألف سنة ضوئية من الأرض في ألمع مستعر أعظم منذ 400 عام.
ما خلفه المستعر الأعظم الكارثي 1987A قد تم إخفاؤه بواسطة سحب كثيفة من الغبار منذ ذلك الحين.
لكن الآن، استخدم فريق دولي من العلماء تلسكوب جيمس ويب للعثور على دليل على وجود نجم نيوتروني خلفه الانفجار.
نجح العلماء في حل “لغز جريمة قتل” كوني عمره 37 عامًا، حيث كشفوا عما خلفه انفجار المستعر الأعظم 1987A (في الصورة)
عثر فريق دولي من الباحثين على دليل على وجود نجم نيوتروني في قلب مادة المستعر الأعظم. وكان من المعروف أن هناك جسمًا مضغوطًا (في الصورة) لكنه ظل مختبئًا خلف سحب من الحطام
تنتج المستعرات الأعظم عن انهيار النجوم التي تتراوح كتلتها بين ثمانية وعشرة أضعاف كتلة شمسنا.
عندما تنهار هذه النجوم الضخمة على نفسها، يتم سحب السطح بسرعة كبيرة مما يؤدي إلى إنشاء موجات صدمية قوية تتسبب في انفجار الطبقات الخارجية.
الانفجارات هي أصول كل الكربون والأكسجين والسيليكون والحديد التي تعتبر حيوية لتطور الحياة.
في بعض الأحيان، تترك مخاضات الموت النجمية وراءها نواة من مادة ساخنة وكثيفة بشكل لا يصدق والتي يمكن أن تشكل ثقبًا أسود إذا كان النجم كبيرًا بدرجة كافية.
والأكثر شيوعًا أن هذا يترك وراءه نجمًا نيوترونيًا، وهو جسم لا يزيد عرضه عن 13 ميلًا (20 كيلومترًا) ويتكون إلى حد كبير من جسيمات دون ذرية تسمى النيوترونات.
النجوم النيوترونية كثيفة جدًا لدرجة أن مكعب السكر من مادة النجم النيوتروني يزن مليار طن على الأرض، أي ما يعادل وزن جبل تقريبًا.
في فبراير 1987، اكتشف العلماء مستعرًا أعظم داخل سحابة ماجلان الكبرى، وهي مجرة قزمة مجاورة، تحترق بقوة تعادل 100 شمس.
كان المستعر الأعظم 1987A شديد السطوع لدرجة أنه يمكن رؤيته من الأرض لعدة أشهر، بل وكان مرئيًا بالعين المجردة.
كان المستعر الأعظم 1987A هو ألمع مستعر أعظم يمكن رؤيته من الأرض منذ أكثر من 400 عام. تقع في سحابة ماجلان الكبرى (في الصورة) وهي مجرة مجاورة، وكانت شديدة السطوع لدرجة أنه يمكن رؤيتها بالعين المجردة.
تظهر هذه الصورة السابقة التي التقطها تلسكوب هابل الفضائي حلقة من المواد الأكثر سخونة (باللون الأبيض) حول النواة التي يخفيها الغبار
لقد اشتبه العلماء منذ فترة طويلة في أن الانفجار خلف نجمًا نيوترونيًا، ولكن كان هناك الكثير من الغبار الذي خلفه حتى أقوى التلسكوبات لم تتمكن من تأكيد ذلك.
لكن الآن، يقول فريق من الباحثين إنهم عثروا على أول دليل على وجود نجم نيوتروني كامنًا داخل الحطام.
وقالت الدكتورة ماجي أدرين-بوكوك، مقدمة برنامج سكاي آت نايت في بي بي سي، إن فريق البحث “حل لغز جريمة قتل”.
وأضافت: ‘إنها تدور حول موت نجم والغموض هو ما يكمن في أكفان الغبار حول ما تبقى’.
باستخدام أداتين على متن تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، نظر فريق من العلماء إلى الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء للضوء القادمة من منطقة المستعر الأعظم
ووجدوا أن هناك ذرات ثقيلة من الأرجون والكبريت تم تجريد إلكتروناتها الخارجية منها.
ومن خلال نمذجة كيفية وصول هذه الذرات إلى هناك، وجد الباحثون أنها قد تكونت فقط بواسطة نجم نيوتروني.
استخدم الباحثون تلسكوب جيمس ويب الفضائي للنظر في الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من المادة المقذوفة. ووجدوا وجود ذرات الأرجون (في الصورة) والكبريت التي تم تجريدها من إلكتروناتها الخارجية
وقال البروفيسور مايك بارلو، عالم فلك من جامعة كاليفورنيا ومؤلف مشارك في الدراسة: “لا يمكن تزويد بياناتنا إلا بنجم نيوتروني كمصدر للطاقة لهذا الإشعاع المؤين”.
لدى الباحثين نظريتان حول كيفية حدوث ذلك.
وأوضح البروفيسور بارلو: “يمكن أن ينبعث هذا الإشعاع من سطح النجم النيوتروني الساخن الذي تبلغ درجة حرارته مليون درجة، وكذلك من سديم رياح النجم النابض الذي كان من الممكن أن ينشأ إذا كان النجم النيوتروني يدور بسرعة ويسحب الجسيمات المشحونة حوله”.
عندما تنهار النجوم النيوترونية على نفسها، فإنها ترتفع حرارتها إلى مليارات الدرجات على السطح.
يعتقد الباحثون أن ذرات الأرجون والكبريت لا يمكن تجريدها من إلكتروناتها إلا بواسطة نجم نيوتروني مختبئ في مركز المستعر الأعظم 1987A (في الصورة)
وعندما تبرد، تنبعث هذه الطاقة إلى الكون على شكل كميات هائلة من الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية.
ولكن إذا كان النجم النيوتروني يدور، فإنه في الواقع سيسحب “رياحًا” من الجسيمات النسبية حول نفسه والتي يمكن أن تتفاعل مع مادة المستعر الأعظم المحيطة.
يمكن رؤية مثال على هذا النوع من القوة في سديم السرطان وهو بقايا مستعر أعظم لاحظه علماء الفلك الصينيون في عام 1054.
وفي كلتا الحالتين، أصبح لدى العلماء الآن مؤشر قوي على ضرورة وجود نجم نيوتروني.
وأضاف البروفيسور بارلو: “إن اللغز حول ما إذا كان النجم النيوتروني مختبئًا في الغبار قد استمر لأكثر من 30 عامًا، ومن المثير أننا تمكنا من حله”.
يُعد سديم السرطان (في الصورة) مثالًا جيدًا لكيفية قيام نجم نيوتروني دوار بتكوين “رياح” من الجسيمات التي تتفاعل مع المواد القادمة من المستعر الأعظم
وقال المؤلف الرئيسي لهذه الورقة، البروفيسور كلايس فرانسون من جامعة ستوكهولم: “بفضل الدقة المكانية الرائعة والأدوات الممتازة في تلسكوب جيمس ويب الفضائي، تمكنا، لأول مرة، من استكشاف مركز المستعر الأعظم وما تم إنشاؤه هناك”.
كان العلماء يشتبهون في احتمال وجود نجم نيوتروني، لأنه في 23 فبراير 1987، اكتشف العلماء نبضة من النيوترينوات تمر عبر الأرض.
وصلت هذه الجسيمات سريعة الحركة وضعيفة التفاعل إلى الأرض قبل يوم واحد من رؤية المستعر الأعظم لأول مرة، ومن المحتمل أن تشير إلى أن نجمًا نيوترونيًا قد تشكل.
وكان هذا أول مستعر أعظم يتم اكتشافه بواسطة النيوترينوات، التي تشكل 99.9% من إجمالي الطاقة المنبعثة أثناء الانفجار.
وعلى الرغم من انبعاث كمية هائلة من النيوترينوات، تمكنت ثلاثة أجهزة كشف على الأرض من التقاط حوالي 20 منها فقط أثناء مرورها.
وأضاف البروفيسور فرانسون أن العلماء اعتقدوا منذ فترة طويلة أن النجم النيوتروني هو المسؤول عن هذا النبض، لكن كان عليهم “الانتظار حتى يتمكن تلسكوب جيمس ويب الفضائي من التحقق من التوقعات”.