يوضح هذا الوصف أن نجمًا كبيرًا على وشك الانفجار. حدث الانفجار البركاني بعد غرق غواصة نجم ميت (ثقب أسود أو نجم نيوتروني) في مركز النجم. يقول العلماء إن ثقبًا أسودًا أو نجمًا نيوترونيًا اصطدم بنجم كبير جدًا ، وبعد ذلك ، أثناء انتقاله إلى الداخل لعدة قرون ، أطلق جسمًا دوارًا من الغلاف الجوي للنجم (في الصورة حول النجم). عندما وصلت إلى مركز النجم ، سقطت أجسام من المركز بسرعة على جثة النجم ، مما تسبب في إطلاق زوج من النفاثات بسرعة الضوء تقريبًا. في تصوير هذا الفنان ، يظهر النفق عبر النجم النفاث ، وسرعان ما سيبدأ المستعر الأعظم في الانفجار. بعد بضع سنوات ، سوف يتحطم المستعر الأعظم خلال معظم الدوامة المقذوفة ، والتي يصل حجمها إلى 10000 ضعف حجم النجم. سيؤدي ذلك إلى إنشاء مصدر راديو متوهج غير مستقر يمكن ملاحظته بواسطة مجموعة كبيرة جدًا. الائتمان: تشاك كارتر
تنبأ المنظرون بالملاحظة الأولى لمستعر أعظم جديد تمامًا ولكن لم يتم تأكيدها مسبقًا.
في عام 2017 ، وجدت بيانات من مسح السماء المصفوفة الكبيرة جدًا (VLA) ، وهو مشروع لمسح سماء الليل عبر أطوال موجات الراديو ، دليلاً على موجات الراديو الساطعة وغير العادية بشكل خاص. الآن ، قام فريق من علماء الفلك بقيادة طالب الدراسات العليا بمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ديلون تونج (MS ’18) بتوسيع نطاق الراديو الساطع الثقب الأسود أو النجم النيوتروني اصطدمت بنجمتها الفرعية في عملية لم يسبق لها مثيل.
قال جريج هولين ، أستاذ علم الفلك في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: “عادة ما تنفجر النجوم الضخمة إلى مستعرات أعظم عندما ينفد الوقود النووي”.
تم نشر مقال عن النتائج في المجلة علم في 3 سبتمبر 2021.
ضوء ساطع في سماء الليل
يبحث هولين وفريقه عن ما يسمى بمحطات الراديو – مصادر موجات الراديو القصيرة التي تشتعل بشكل مشرق وتحترق بسرعة مثل عود الثقاب في غرفة مظلمة. تعد أجهزة الراديو العابرة طريقة رائعة للتعرف على الظواهر الفلكية غير العادية.
ديلون دونغ ، طبق راديو بطول 40 مترًا في مختبر راديو Caltech Owens Fence في الخلفية.
عندما قام Dong بتقسيم قاعدة بيانات VLA الواسعة ، قام بعزل مصدر أكثر موجات الراديو إشراقًا من مسح VLA المسمى VDL 1210 + 4956. هذا المصدر مرتبط بالواجهة الراديوية الساطعة المرتبطة بمستعر أعظم.
قرر تانغ أن طاقة الراديو الساطعة كانت في الأصل نجمًا محاطًا بغاز كثيف وكثيف. تم طرد هذه القذيفة الغازية من النجم قبل بضع مئات من السنين قبل يومنا هذا. VT 1210 + 4956 ، الراديو غير مستقر ، حدث النجم أخيرًا عندما انفجر في سوبر نوفا وتلامست المادة المنبعثة من الانفجار مع غلاف الغاز. ومع ذلك ، فإن مقدار الوقت الذي انبعثت فيه قذيفة الغاز من النجم كان غير عادي ، لذلك اشتبه تانغ في أن قصة هذا الانفجار البركاني يمكن أن تكون أكبر.
حدثان غير عاديين
بعد اكتشاف تونغ ، اقترحت طالبة الدراسات العليا في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا آنا هو (دكتوراه ’20) مقارنة إيقاع الراديو هذا بقائمة مختلفة تمامًا من الأحداث الساطعة الموجزة في طيف الأشعة السينية. كانت أحداث الأشعة السينية هذه قصيرة العمر وظلت في السماء لبضع ثوانٍ فقط من زمن الأرض. من خلال استكشاف هذه القائمة الأخرى ، اكتشف تانغ مصدر الأشعة السينية المنبعثة من نفس المكان في السماء ، مثل VT 1210 + 4956. من خلال التحليل الدقيق ، أثبت دونغ أن الأشعة السينية وموجات الراديو تأتي من نفس الظاهرة.
جريج هولين
يقول تانغ: “تعد الأشعة السينية العابرة ظاهرة غير عادية – فقد أشارت إلى إطلاق طائرة نفاثة نسبية في وقت الانفجار”. “ثم اصطدم ضوء الراديو المتوهج ، الهدف من هذا الانفجار ، مع برج الثور الهائل من الغاز الكثيف المنبعث من النجم منذ عدة قرون. هاتان الظاهرتان غير مترابطتين أبدًا ، فهي نادرة جدًا.
تم حل اللغز
اذا ماذا حصل؟ بعد النمذجة الدقيقة ، حدد الفريق في كثير من الأحيان تفسيرًا محتملاً – حدث يضم بعض اللاعبين الكونيين المعروفين بإنشائهم موجات الجاذبية.
وتكهنوا بأن البقايا المدمجة المتبقية لنجم اندلع سابقًا – أي ثقب أسود أو نجم نيوتروني – كان يدور عن قرب حول نجم. بمرور الوقت ، امتص الثقب الأسود الغلاف الجوي لكويكبه وطرده إلى الفضاء ، مكونًا طارة من الغازات. دفعت هذه العملية الجسمين إلى الاقتراب أكثر حتى غرق الثقب الأسود في النجم ، مما تسبب في انهيار النجم وانفجاره في مستعر أعظم.
تم إنتاج الأشعة السينية بواسطة طائرة تم إطلاقها من مركز النجم لحظة سقوطها. في المقابل ، وصلت موجات الراديو ، بعد سنوات عديدة ، إلى برج الثور من الغاز المنبعث من النجم المتفجر ، وهو الجسم الصغير المحفز.
يعرف علماء الفلك أن نجمًا كبيرًا وجسمًا صغيرًا صغيرًا يمكن أن يشكلوا ما يسمى بالمدار الثابت ، حيث يدور كلا الجسمين تدريجيًا بشكل أقرب وأقرب لفترة طويلة جدًا. تخلق هذه العملية نظامًا ثنائيًا مستقرًا لملايين إلى بلايين السنين ، لكنه سيصدر في النهاية موجات جاذبية تصطدم ليكو في 2015 و 2017.
ومع ذلك ، في حالة VT 1210 + 4956 ، اصطدم الجسمان على الفور وبشكل كارثي ، مما أدى إلى انفجار الأشعة السينية وموجات الراديو. على الرغم من أن مثل هذه التعارضات يمكن التنبؤ بها من الناحية النظرية ، فإن VT 1210 + 4956 توفر أول دليل قاطع على حدوثها.
المسح العرضي
يولد مسح VLA Sky Survey كميات كبيرة من البيانات حول إشارات الراديو من سماء الليل ، لكن تقسيم تلك البيانات لاكتشاف حدث مشرق ومثير للاهتمام مثل VD1210 + 4956 يشبه العثور على إبرة في كومة قش. يقول تانغ إن اكتشاف هذه الإبرة بالذات كان ، بطريقة ما ، عرضيًا.
يوضح تانغ: “كانت لدينا أفكار يمكننا رؤيتها في استطلاع VLA ، لكننا كنا منفتحين على إمكانية اكتشاف أشياء لم نتوقعها”. “من خلال إجراء عمليات بحث فضفاضة ومنفتحة لمجموعات البيانات الكبيرة ثم مراعاة جميع المراجع السياقية التي يمكننا جمعها حول الكائنات التي وجدناها ، فقد أنشأنا ظروفًا للعثور على شيء مثير للاهتمام.
بالنسبة لهذه الورقة البحثية ، فإن “انهيار النواة الناجم عن الارتباط هو مصدر راديو غير مستقر متوافق مع مستعر أعظم.” كان ديلون تانغ أول كاتب. بالإضافة إلى هولين وهو ، المؤلفون المشاركون الإضافيون هم إيهود ناجار ، أندرو هيوز ، كينتا هوتوكوساكا ، ستيف مايرز (دكتوراه 90) ، كيشال د (ماجستير 18 ، دكتوراه 21) ، كونال مولي (دكتوراه 15) ، فيكرام رافي ، آساف حوريش ، منسي كسليوال (MS ’07 ، دكتوراه ’11) ، وشري كولكارني. تم توفير التمويل من قبل National Science Foundation ، USA-Israel Dual Science Foundation ، مشروع i-Core للجنة التخطيط والميزانية ومؤسسة العلوم الإسرائيلية ، ومجلس أبحاث العلوم والهندسة الطبيعية في كندا ، ومعهد ميلر للبحوث الأساسية . جمعية جامعة كاليفورنيا في بيركلي للعلوم ، مشروع علماء الصناعة الأوائل ، مختبر علم الفلك الراديوي الوطني ومؤسسة Hysis-Simons.