المستعرات العظمى

ما المستعر الأعظم؟

المستعر الأعظم انفجار نجم. ولفترة قصيرة يطلق قدرًا هائلًا من الضوء حتى إن نجمًا واحدًا قد يفوق في سطوعه مئات المليارات من نجوم مجرته الأم.

تأتي الكلمة الإنجليزية (supernova) من «nova»، أي «جديد» باللاتينية، لأنه بدا للراصدين الأوائل وكأن نجمًا جديدًا قد ظهر. والحقيقة أن نجمًا قديمًا كان ينهي حياته.

يصنّف الفلكيون المستعرات العظمى بحسب ضوئها وبحسب البصمات الكيميائية في ذلك الضوء، المسماة الطيف. ووراء التسميات الكثيرة طريقتان أساسيتان ينفجر بهما النجم.

انهيار اللب: حين ينفد وقود نجم عملاق

تدمج النجوم التي تزيد كتلتها على نحو ثمانية أضعاف كتلة الشمس عناصر أثقل فأثقل في لبّها، من الهيليوم حتى السيليكون. وتتوقف السلسلة عند الحديد، لأن دمج الحديد يستهلك الطاقة بدلًا من أن يطلقها.

وإذ لا تبقى طاقة تسنده، ينهار لب الحديد في أقل من ثانية. فينكمش إلى كرة لا يتجاوز عرضها بضعة كيلومترات ثم يرتد، ويساعد سيل من جسيمات دقيقة تُسمى النيوترينوات في دفع موجة صدمية تمزق النجم.

وما يتبقى في الوسط إما نجم نيوتروني وإما، في أثقل النجوم، ثقب أسود. ويصنّف الفلكيون هذه الانفجارات في الأنواع II أو Ib أو Ic، بحسب ما احتفظ به النجم من الهيدروجين والهيليوم في طبقاته الخارجية.

النوع Ia: قزم أبيض دُفع بعيدًا جدًا

القزم الأبيض هو اللب المتبقي الكثيف لنجم شبيه بالشمس، بحجم الأرض تقريبًا. وإن بقي وحده فإنه يبرد ببساطة على مدى مليارات السنين.

لكن إن كان في زوج متقارب مع نجم آخر، فقد يكسب كتلة إضافية، إما بسحب الغاز من رفيقه وإما بالاندماج مع قزم أبيض آخر. وحين يقترب من نحو 1.4 ضعف كتلة الشمس، يفلت اندماج الكربون من السيطرة فينفجر القزم الأبيض كله، ولا يخلّف شيئًا.

ولأن المستعرات العظمى من النوع Ia تبلغ ذروة سطوع يمكن التنبؤ بها إلى حد بعيد، يستعملها الفلكيون «شموعًا معيارية» لقياس المسافات عبر الكون. وفي عام 1998 كشفت هذه الطريقة أن تمدد الكون يتسارع.

المستعرات العظمى في التاريخ

في عام 1054 سجّل الفلكيون الصينيون «نجمًا ضيفًا» في الثور ظل مرئيًا في وضح النهار أسابيع. وحطامه هو سديم السرطان، على بعد نحو 6,500 سنة ضوئية، وفي مركزه نجم نيوتروني سريع الدوران.

وفي عام 1572 راقب تيخو براهي نجمًا جديدًا في ذات الكرسي وبيّن أنه يقع أبعد بكثير من القمر، ما تحدى الفكرة القديمة القائلة إن السماوات لا تتغير. وكان مستعرًا أعظم من النوع Ia.

وفي عام 1604 درس يوهانس كبلر مستعرًا آخر في الحواء. ولا يزال آخر مستعر أعظم في مجرتنا رآه الناس بالعين المجردة.

وفي عام 1987 انفجر نجم في سحابة ماجلان الكبرى، وهي مجرة صغيرة قرب درب التبانة. وكان SN 1987A أول مستعر أعظم التقطت كواشف على الأرض نيوترينواته، قبل ملاحظة ضوئه ببضع ساعات، ما أكد آلية انهيار اللب.

كيف تبذر المستعرات العظمى الكون

لم يكن في الكون المبكر تقريبًا إلا الهيدروجين والهيليوم. وجاء كل عنصر أثقل تقريبًا لاحقًا، طُهي داخل النجوم وقُذف حين ماتت.

تطلق مستعرات انهيار اللب كميات كبيرة من الأكسجين والسيليكون والكالسيوم، بينما تُعد انفجارات النوع Ia مصادر رئيسية للحديد. وتساعد الموجات الصدمية أيضًا في ضغط سحب الغاز القريبة، ما قد يطلق تكوّن نجوم جديدة.

ويبدو أن بعض أثقل العناصر، مثل الذهب، يأتي في معظمه من أحداث أخرى كاندماج النجوم النيوترونية. وأيًا كان الأمر، فالكالسيوم في عظامك والحديد في دمك صُنعا في نجوم عاشت وماتت قبل أن تولد الشمس.

هل يوشك يبط الجوزاء على الانفجار؟

يبط الجوزاء، الكتف المحمر للجبار، عملاق أحمر فائق على بعد قرابة 500 إلى 650 سنة ضوئية. وهو ضخم وكهل، لذا سينتهي على شبه اليقين مستعرًا أعظم بانهيار اللب.

في أواخر 2019 ومطلع 2020 خفت خفوتًا حادًا، فأثار حماسًا كبيرًا. وبيّنت دراسات بتلسكوب هابل الفضائي والتلسكوب الكبير جدًا التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي أن السبب سحابة غبار نفثها النجم، لا علامة على انفجار وشيك.

تضع التقديرات الحالية الانفجار في مكان ما خلال المئة ألف سنة المقبلة تقريبًا، ما يعني بمقاييس البشر أنه غير مرجح في حياتنا. وحين يحدث سيكون ساطعًا بما يكفي ليُرى في وضح النهار أسابيع، لكنه أبعد بكثير من أن يضر الأرض.

كيف أرى مستعرًا أعظم؟

المستعر الأعظم المرئي بالعين المجردة في مجرتنا نادر، لذا فالطريقة العملية لرؤية واحد هي عبر مقراب، بالنظر إلى مجرات أخرى. ففي كل سنة تعثر مسوح الهواة والمحترفين على آلاف المستعرات العظمى، ويبلغ بضعة منها كل سنة في مجرات قريبة لامعة القدر 12 أو 13، في متناول مقراب منزلي متوسط تحت سماء مظلمة.

ويمكنك أيضًا مشاهدة بقايا المستعرات العظمى. فسديم السرطان (M1) قرب طرف قرن الثور يظهر بقعةً ضبابية باهتة في مقراب صغير في أمسيات الشتاء.

وإن حدث مستعر أعظم في المجرة، فمن المرجح أن ترسل كواشف النيوترينو حول العالم تنبيهًا مبكرًا قبل أن يتضح الضوء، فتمنح الراصدين أسبقية.