كيف تنفجر أكبر النجوم؟ انفجارات تيتانيك من الفقاعات مع تحريض التيتانيوم

• استخدم علماء الفلك القمر لاكتشاف نوع مهم من التيتانيوم في بقايا المستعر الأعظم cos a.
• ومن المتوقع أن يتشكل هذا التيتانيوم في شكل فقاعات تستنفد وقوده وتؤدي إلى انفجار نجم كبير بعد انفجاره.
• يوفر اكتشاف مثل هذا التيتانيوم دعمًا قويًا لنوع من انفجار المستعر الأعظم الذي تمت دراسته في المحاكاة الحاسوبية.
• والنتيجة هي استخدام وقت مراقبة القمر لمدة 18 يومًا للسبب “أ” بين عامي 2000 و 2018.

استخدم علماء الفلك ناساأعلن مختبر شاندرا للأشعة السينية عن اكتشاف نوع مهم من التيتانيوم ، إلى جانب العناصر الأخرى التي ستنفجر من بقايا المستعر الأعظم Cassiopeia A (Case A). قد تكون هذه النتيجة الجديدة خطوة أساسية في فهم كيفية انفجار بعض أكبر النجوم.

https://www.youtube.com/watch؟v=Ov0fK2eMKQw

غالبًا ما تشير الألوان المختلفة في هذه الصورة الجديدة إلى العناصر التي وجدها Chandra في Cos A: كمية السيليكون مقارنة بالحديد (البرتقالي) والأكسجين (الأرجواني) والمغنيسيوم (الأخضر). تم الكشف عن التيتانيوم (أزرق فاتح) سابقًا بواسطة تلسكوب نوستار التابع لناسا في طاقات عالية من الأشعة السينية. يتم تغليف بيانات الأشعة السينية من Chandra و Nustar في فيلم ضوئي ضوئي تلسكوب هابل الفضائي (الأصفر).

عندما يتم إخراج المصدر النووي لنجم هائل ، ينهار المركز تحت تأثير الجاذبية ليشكل مركز نجمي أكثر كثافة يسمى النجم النيوتروني ، أو في كثير من الأحيان الثقب الأسود. عندما النجم النيوتروني تكوّن الجزء الداخلي من النجم الهائل المنهار يرتد عن سطح مركز النجم ويعدل الاندفاع.

تخلق حرارة هذا الحدث الكارثي موجة صدمة – مثل اندفاع صوتي من طائرة نفاثة أسرع من الصوت – تتدفق إلى الخارج عبر النجم المتبقي المدمر ، وتخلق مكونات جديدة من خلال التفاعلات النووية. ومع ذلك ، في العديد من نماذج الكمبيوتر لهذه العملية ، يتم فقدان الطاقة بسرعة وتنتقل موجة الصدمة إلى الخارج ، مما يمنع انفجار المستعر الأعظم.

أحدثت عمليات المحاكاة الحاسوبية ثلاثية الأبعاد الحديثة نيوترينوات – جسيمات دون ذرية منخفضة الكتلة للغاية – تشكل فقاعات تحرك النجوم النيوترونية بعيدًا عن مركز الانفجار. تدفع هذه الفقاعات موجة الصدمة إلى الأمام لتؤدي إلى انفجار مستعر أعظم.

يتميز هذا المسبار القمري الجديد بهياكل على شكل إصبع في الجزء السفلي الأيمن من موقع الانفجار ، والتيتانيوم والكروم التي تتطابق مع حطام الحديد ذي اللون الحديدي. التيتانيوم ، الذي اكتشفه شاندرا ، هو نظير ثابت لعنصر ما ، مما يعني أن عدد النيوترونات في ذراته لا يتغير إلى عنصر أخف ، والذي يختلف حسب النشاط الإشعاعي. التيتانيوم ، الموجود سابقًا في Cause A with Nustar ، هو نظير غير مستقر يحول حوالي 60 عامًا إلى سكانديوم وكالسيوم. لا يظهر في الشكل نظير التيتانيوم الساكن الذي اكتشفه شاندرا.

تتوافق الشروط المطلوبة لتكوين الكروم والتيتانيوم المستقر في التفاعلات النووية ، مثل درجة الحرارة والكثافة ، مع الفقاعات في المحاكاة ثلاثية الأبعاد التي تؤدي إلى حدوث انفجارات.

تدعم هذه الدراسة الجديدة بقوة فكرة الانفجارات المدفوعة بالنيوترينو لشرح بعض المستعرات الأعظمية على الأقل.

https://www.youtube.com/watch؟v=t1qHHoqWu_A

يقع Cos A على بعد حوالي 11000 سنة ضوئية من الأرض في مجرتنا ، وهو أحد أصغر المستعرات الأعظمية المعروفة ، ويبلغ عمره حوالي 350 عامًا. استخدم علماء الفلك في تشاندرا أكثر من مليون ونصف ثانية ، أو أكثر من 18 يومًا ، لمراقبة الوقت من CAS A بين عامي 2000 و 2018 لإجراء هذا البحث.

نُشر مقال يصف هذه النتائج في عدد ٢٢ أبريل ٢٠٢١ من مجلة Nature. مؤلفو هذه الدراسة هم توشيكي ساتو (جامعة ريكو في اليابان) ، كيتشي مايدا (جامعة كيوتو ، اليابان) ، شيكيرو ناجاتاكي (مجموعة ريكن للبحث الرائد في اليابان) ، تاكاشي يوشيدا (جامعة كيوتو ، بريان جريفنستون ، معهد التكنولوجيا ، جيليبور). ويليامز (مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، دكتوراه في الطب ، الحزام الأخضر ، دكتوراه في الطب) ، هيتوكي أوميدا (جامعة تويكو) ، ماسومي أونو (مجموعة ريكن للأبحاث الرائدة في اليابان) ، جاك هيوز (جامعة رودرس ، بيسكويتواي ، نيوجيرسي).

يدير مركز مارشال للطيران الفضائي التابع لناسا البرنامج القمري. يتحكم مركز الأشعة السينية للقمر التابع لمرصد سميثسونيان الفلكي في العلوم من كامبريدج ماساتشوستس وعمليات الطيران من بيرلينجتون ، ماساتشوستس.