قد يحدث حدث سوبرنوفا في أي وقت في مجرتنا الرئيسية

في أوراق منشورة مؤخرًا ، قدر الباحثون معدل انهيار قلب المستعر الأعظم في مجرة ​​درب التبانة بـ 1.63 ± 0.46 حدثًا في كل قرن. لذلك ، بالنظر إلى آخر حدث مستعر أعظم ، لوحظ SN 1987A منذ 35 عامًا في عام 1987 ، ومن المتوقع أن يكون حدث المستعر الأعظم التالي في مجرة ​​درب التبانة في أي وقت في المستقبل القريب. 

مسار حياة أ ★ & المستعر الأعظم  

على المقياس الزمني لمليارات السنين ، النجوم يمرون بدورة حياة، ويولدون ويكبرون ويموتون أخيرًا نتيجة للانفجار وما يتبعه من انتشار المواد النجمية إلى النجوم. الفضاء كالغبار أو السحاب.  

حياة أ ★ يبدأ في سديم (سحابة من الغبار والهيدروجين والهيليوم والغازات المتأينة الأخرى) عندما يؤدي انهيار الجاذبية لسحابة عملاقة إلى ظهور نجم أولي. ويستمر هذا في النمو مع تراكم الغاز والغبار حتى يصل إلى كتلته النهائية. الكتلة النهائية لل ★ يحدد عمره وكذلك ما يحدث للنجم خلال حياته.  

الكل النجوم تستمد طاقتها من الاندماج النووي. يخلق احتراق الوقود النووي في القلب ضغطًا خارجيًا قويًا بسبب ارتفاع درجة الحرارة الأساسية. هذا يوازن قوة الجاذبية الداخلية. ينزعج التوازن عندما ينفد الوقود الموجود في القلب. تنخفض درجة الحرارة، ويتناقص الضغط الخارجي. ونتيجة لذلك، تصبح قوة الجاذبية للضغط الداخلي هي المهيمنة مما يجبر النواة على الانكماش والانهيار. ما سينتهي به النجم في النهاية بعد الانهيار يعتمد على كتلة النجم. في حالة النجوم فائقة الكتلة، عندما ينهار قلبها خلال فترة قصيرة من الزمن، فإنه يخلق موجات صدمية هائلة. يسمى الانفجار القوي المضيء بالمستعر الأعظم.  

يحدث هذا الحدث الفلكي العابر خلال المرحلة التطورية الأخيرة للنجم ويترك وراءه بقايا المستعر الأعظم. اعتمادًا على كتلة النجم، يمكن أن تكون البقايا نجمًا نيوترونيًا أو نجمًا الثقب الأسود.   

SN 1987A ، آخر مستعر أعظم  

كان آخر حدث مستعر أعظم هو SN 1987A الذي شوهد في السماء الجنوبية منذ 35 عامًا في فبراير 1987. وكان أول حدث مستعر أعظم من نوعه يمكن رؤيته بالعين المجردة منذ حدث كيبلر في عام 1604. يقع في سحابة ماجلان الكبرى القريبة (قمر صناعي) Galaxy (درب التبانة)، كان واحداً من ألمع النجوم المتفجرة التي شوهدت منذ أكثر من 400 عام والتي توهجت بقوة 100 مليون شمس لعدة أشهر وقدمت فرصة فريدة لدراسة المراحل التي سبقت وأثناء وبعد وفاة أحد النجوم. نجمة.  

دراسة المستعر الأعظم مهمة  

تعتبر دراسة المستعر الأعظم مفيدة بعدة طرق مثل قياس المسافات الفضاء، فهم التوسع الكون وطبيعة النجوم كمصانع لجميع العناصر التي تصنع كل شيء (بما في ذلك نحن) الموجود في الكون. يتم توزيع العناصر الأثقل التي تشكلت نتيجة الاندماج النووي (للعناصر الأخف) في قلب النجوم وكذلك العناصر التي تم إنشاؤها حديثًا أثناء انهيار النواة في جميع أنحاء الفضاء أثناء انفجار السوبرنوفا. تلعب المستعرات الأعظم دورًا رئيسيًا في توزيع العناصر في جميع أنحاء الجسم الكون.  

لسوء الحظ، لم يكن هناك الكثير من الفرص في الماضي لمراقبة ودراسة انفجار المستعر الأعظم عن كثب. المراقبة والدراسة الدقيقة لانفجار المستعر الأعظم داخل منزلنا Galaxy سيكون درب التبانة رائعًا لأن الدراسة في ظل هذه الظروف لا يمكن أبدًا إجراؤها في مختبرات على الأرض. ومن هنا ضرورة اكتشاف المستعر الأعظم بمجرد أن يبدأ. ولكن، كيف يمكن للمرء أن يعرف متى يكون انفجار المستعر الأعظم على وشك البدء؟ هل هناك أي نظام إنذار مبكر لعرقلة انفجار المستعر الأعظم؟  

النيوترينو ، منارة انفجار المستعر الأعظم  

مع اقتراب نهاية دورة الحياة ، عندما ينفد النجم من العناصر الأخف كوقود للاندماج النووي الذي يشغله ، يهيمن دفع الجاذبية الداخلية وتبدأ الطبقات الخارجية للنجم في السقوط إلى الداخل. يبدأ اللب في الانهيار وفي غضون بضعة أجزاء من الثانية يتم ضغط اللب بشدة بحيث تتحد الإلكترونات والبروتونات لتشكيل نيوترونات ويتم إطلاق نيوترينو لكل نيوترون يتكون.  

تشكل النيوترونات على هذا النحو نجمًا نيوترونيًا أوليًا داخل قلب النجم حيث يسقط بقية النجم تحت مجال الجاذبية الشديد ويرتد مرة أخرى. تؤدي موجة الصدمة المتولدة إلى تفكك النجم تاركة البقايا الأساسية الوحيدة (نجم نيوتروني أو نجم نيوتروني). الثقب الأسود اعتمادًا على كتلة النجم) في الخلف وتنتشر بقية كتلة النجم إلى النجوم الفضاء.  

الانفجار الهائل لـ النيوترونات أنتجت نتيجة لانهيار الجاذبية الأساسية الهروب إلى الخارج الفضاء دون عوائق بسبب طبيعته غير التفاعلية مع المادة. حوالي 99% من طاقة الجاذبية تنطلق على شكل نيوترينوات (قبل الفوتونات المحتجزة في المجال) وتعمل كمنارة لعرقلة انفجار المستعر الأعظم. يمكن التقاط هذه النيوترينوات على الأرض بواسطة مراصد النيوترينو والتي تعمل بدورها كإنذار مبكر لرصد بصري محتمل لانفجار سوبر نوفا قريبًا.  

توفر النيوترينوات الهاربة أيضًا نافذة فريدة للأحداث المتطرفة داخل نجم متفجر والتي قد يكون لها آثار في فهم القوى الأساسية والجسيمات الأولية.  

نظام الإنذار المبكر للمستعرات الأعظمية (SNEW)  

في وقت آخر سوبر نوفا لوحظ انهيار النواة (SN1987A) ، لوحظت هذه الظاهرة بالعين المجردة. تم الكشف عن النيوترينوات بواسطة اثنين من أجهزة الكشف عن المياه من Cherenkov ، Kamiokande-II وتجربة Irvine-MichiganBrookhaven (IMB) التي لاحظت 19 حدثًا من تفاعل النيوترينو. ومع ذلك ، فإن اكتشاف النيوترينوات يمكن أن يكون بمثابة منارة أو إنذار لإعاقة المراقبة البصرية للمستعر الأعظم. ونتيجة لذلك ، لم تتمكن مختلف المراصد وعلماء الفلك من العمل في الوقت المناسب لدراسة وجمع البيانات.  

منذ عام 1987 ، تقدم علم فلك النيوترينو كثيرًا. الآن ، تم وضع نظام تنبيه المستعر الأعظم SNWatch في مكانه والذي تمت برمجته لإصدار إنذار للخبراء والمنظمات ذات الصلة حول احتمال رؤية مستعر أعظم. وهناك شبكة من مراصد النيوترينو في جميع أنحاء العالم ، تسمى نظام الإنذار المبكر للمستعرات الأعظمية (SNEWS) والتي تجمع الإشارات لتحسين الثقة في الاكتشاف. يتم إخطار أي نشاط معتاد لخادم SNEWS المركزي بواسطة أجهزة الكشف الفردية. علاوة على ذلك ، خضع SNEWS للترقية إلى SNEWS 2.0 مؤخرًا مما ينتج عنه تنبيهات ثقة أقل أيضًا.  

سوبر نوفا وشيك في درب التبانة   

تهدف مراصد النيوترينو المنتشرة حول العالم إلى الكشف الأول عن النيوترينوات الناتجة عن انهيار الجاذبية الأساسية للنجوم في منزلنا Galaxy. وبالتالي فإن نجاحهم يعتمد إلى حد كبير على معدل انهيار قلب المستعر الأعظم في درب التبانة. 

في أوراق منشورة مؤخرًا ، قدر الباحثون معدل انهيار قلب المستعر الأعظم في مجرة ​​درب التبانة بـ 1.63 ± 0.46 حدثًا لكل 100 عام. ما يقرب من واحد إلى اثنين من المستعرات الأعظمية لكل قرن. علاوة على ذلك ، تشير التقديرات إلى أن الفترة الزمنية بين انهيار النواة السوبرنوفا في مجرة ​​درب التبانة يمكن أن تتراوح بين 47 إلى 85 عامًا.  

لذلك، نظرًا لحدث المستعر الأعظم الأخير، الذي تم رصده منذ 1987 عامًا، وهو المستعر الأعظم SN 35A، فمن الممكن توقع حدوث المستعر الأعظم التالي في درب التبانة في أي وقت في المستقبل القريب. مع ربط مراصد النيوترينو بشبكة للكشف عن الانفجارات المبكرة ونظام الإنذار المبكر للمستعر الأعظم (SNEW) المحدث، سيكون العلماء في وضع يسمح لهم بإلقاء نظرة فاحصة على الأحداث المتطرفة التالية المرتبطة بانفجار المستعر الأعظم لنجم يحتضر. سيكون هذا حدثًا بالغ الأهمية وفرصة فريدة لدراسة المراحل التي سبقت وأثناء وبعد وفاة النجم من أجل فهم أفضل للنجم. الكون.  

  *** 

مصادر:  

1. الالعاب النارية Galaxy، NGC 6946: ما الذي يجعل هذا Galaxy مميز جدا؟ الأوروبية العلمية. تم النشر في 11 يناير 2021. متاح على http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fireworks-galaxy-ngc-6946-what-make-this-galaxy-so-special/  

2. Scholberg K. 2012. الكشف عن سوبر نوفا نيوترينو. المحور المسبق متواجد في https://arxiv.org/pdf/1205.6003.pdf  

3. الخروصي س ال ، وآخرون 2021. SNEWS 2.0: الجيل التالي من نظام الإنذار المبكر بالمستعر الأعظم لعلم الفلك متعدد الرسل. المجلة الجديدة للفيزياء ، المجلد 23 ، مارس 2021. 031201. DOI: https://doi.org/10.1088/1367-2630/abde33 

4. Rozwadowskaab K. ، Vissaniab F. ، and Cappellaroc E. ، 2021. حول معدل انهيار النواة المستعرات الأعظمية في درب التبانة. المجلد 83 الجديد لعلم الفلك ، فبراير 2021 ، 101498. DOI: https://doi.org/10.1016/j.newast.2020.101498. ما قبل الطباعة axRiv متاح في https://arxiv.org/pdf/2009.03438.pdf  

5. مورفي ، كونيتيكت ، وآخرون 2021. تاريخ المشاهدة: توزيع السماء ، وقابلية الكشف ، ومعدلات المستعرات الأعظمية لمجرة درب التبانة بالعين المجردة. الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية ، المجلد 507 ، العدد 1 ، أكتوبر 2021 ، الصفحات 927-943 ، DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab2182. ما قبل الطباعة axRiv متاح في https://arxiv.org/pdf/2012.06552.pdf 

***