بقايا السوبرنوفا المتربة. اضغط للتكبير
بقايا مستعر أعظم في سحابة ماجلان الصغيرة عمرها 1000 عام فقط ؛ مما يجعلها واحدة من أصغر الشركات المكتشفة على الإطلاق. تتوقع النظريات الحالية حول المستعرات الأعظمية أنه يجب أن يكون لديها 100 ضعف الغبار الذي يستطيع الفلكيون اكتشافه. من الممكن أن تكون موجات صدمة المستعر الأعظم تمنع تكوين الغبار ، أو لم يتم رصد كميات كبيرة من الغبار البارد بواسطة أجهزة الأشعة تحت الحمراء.
واحدة من أصغر بقايا المستعرات الأعظمية المعروفة ، كرة حمراء متوهجة من الغبار الناجم عن انفجار نجم فائق الكتلة في مجرة مجاورة منذ 1000 عام ، سحابة ماجلان الصغيرة ، تظهر نفس المشكلة مثل انفجار النجوم في مجرتنا: الغبار القليل جدًا .
تظهر القياسات الأخيرة التي أجرتها جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، علماء الفلك الذين يستخدمون كاميرات الأشعة تحت الحمراء على متن تلسكوب سبيتزر الفضائي التابع لناسا ، على الأكثر ، مائة جزء من الغبار الذي تنبأت به النظريات الحالية للمستعرات الأعظمية المنهارة ، بالكاد كتلة الكواكب في المجموعة الشمسية .
يمثل هذا التناقض تحديًا للعلماء الذين يحاولون فهم أصول النجوم في الكون المبكر ، لأن الغبار الناتج في المقام الأول من النجوم المتفجرة يعتقد أنه يبذر تكوين نجوم الجيل الجديد. في حين أن بقايا النجوم المتفجرة الهائلة في مجرة درب التبانة تظهر أيضًا غبارًا أقل مما كان متوقعًا ، كان الفلكيون يأملون في أن تتوافق المستعرات الأعظمية في سحابة ماجلان الصغيرة الأقل تطورًا مع نماذجهم.
وقالت عالمة الفيزياء الفلكية سنيزانا ستانيميروفيتش ، باحث مشارك في جامعة كاليفورنيا في بيركلي: "تركز معظم العمل السابق فقط على مجرتنا لأنه لم يكن لدينا ما يكفي من الدقة للنظر أبعد من ذلك إلى المجرات الأخرى". "ولكن مع Spitzer ، يمكننا الحصول على ملاحظات عالية الدقة حقًا من سحابة Magellanic الصغيرة ، والتي تبعد 200،000 سنة ضوئية. نظرًا لأن المستعرات الأعظمية في سحابة Magellanic الصغيرة تمر بظروف مشابهة لتلك التي نتوقعها للمجرات المبكرة ، فإن هذا اختبار فريد لتكوين الغبار في الكون المبكر ".
نشرت ستانيميروفيتش النتائج التي توصلت إليها في عرض تقديمي وإحاطة صحفية اليوم (الثلاثاء 6 يونيو) في اجتماع للجمعية الفلكية الأمريكية في كالجاري ، ألبرتا ، كندا.
يعتقد ستانيميروفيتش أن التناقض بين النظرية والملاحظات يمكن أن ينتج عن شيء يؤثر على الكفاءة التي تتكثف بها العناصر الثقيلة في الغبار ، أو من معدل أعلى بكثير لتدمير الغبار في موجات صدمة المستعرات النشيطة ، أو لأن الفلكيين يفتقدون كمية كبيرة جدًا من البرودة الغبار الذي يمكن إخفاؤه من كاميرات الأشعة تحت الحمراء.
تشير هذه النتيجة أيضًا إلى أن المواقع البديلة لتكوين الغبار ، وخاصة الرياح القوية من النجوم الضخمة ، قد تكون أكثر مساهمة في تجمع الغبار في المجرات البدائية من المستعرات الأعظمية.
يُعتقد أن النجوم الضخمة - أي النجوم التي تكون أكبر من شمسنا بأربع إلى أربعين مرة - تنهي حياتها بانهيار هائل في قلبها الذي يفجر الطبقات الخارجية للنجوم بعيدًا ، وينفث العناصر الثقيلة مثل السيليكون والكربون الحديد في توسيع السحب الكروية. يُعتقد أن هذا الغبار هو مصدر المواد لتشكيل جيل جديد من النجوم مع عناصر ثقيلة أكثر ، تسمى "المعادن" ، بالإضافة إلى الهيدروجين وغاز الهليوم الأكثر وفرة.
يشكل ستانيميروفيتش وزملاؤه في جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، وجامعة هارفارد ، ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتيك) ، وجامعة بوسطن ، والعديد من المعاهد الدولية تعاونًا يسمى مسح سبيتزر لسحابة ماجلان الصغيرة (S3MC). تستفيد المجموعة من دقة تلسكوب سبيتزر غير المسبوقة لدراسة التفاعلات في المجرة بين النجوم الضخمة وسحب الغبار الجزيئي وبيئتها.
وفقًا لألبرتو بولاتو ، الباحث البحثي في جامعة كاليفورنيا في بيركلي والباحث الرئيسي في مشروع S3MC ، "تشبه سحابة ماجلان الصغيرة مختبرًا لتشكيل الغبار في المجرات في ظروف أقرب كثيرًا إلى تلك المجرات في الكون المبكر."
قال بريان غاينسلر من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية بجامعة كامبريدج ، ماساتشوستس: "معظم الإشعاع الناتج عن بقايا السوبرنوفا ينبعث في الجزء تحت الأحمر من الطيف". . "
تسمى المجرة القزمة غير النظامية ، سحابة ماجلان الصغيرة ورفيقها ، سحابة ماجلان الكبيرة ، تدور حول درب التبانة الأكبر بكثير. يبلغ عمر الثلاثة جميعًا حوالي 13 مليار سنة. عبر الدهور ، دفعت درب التبانة وسحب هذه المجرات الساتلية ، مما خلق اضطرابًا داخليًا ربما يكون مسؤولًا عن معدل أبطأ لتكوين النجوم ، وبالتالي التطور البطيء الذي يجعل سحابة ماجلان الصغيرة تبدو مثل المجرات الأصغر سنًا التي تُرى بعيدًا.
قال ستانيميروفيتش "هذه المجرة لها بالفعل ماض بري". وبسبب ذلك ، قالت: "إن محتوى الغبار ووفرة العناصر الثقيلة في سحابة ماجلان الصغيرة أقل بكثير مما هو في مجرتنا" ، في حين أن مجال الإشعاع بين النجوم من النجوم أكثر كثافة من مجرة درب التبانة. . كل هذه العناصر كانت موجودة في الكون المبكر ".
بفضل 50 ساعة من المراقبة باستخدام كاميرا المصفوفة بالأشعة تحت الحمراء (IRAC) ومقياس التصوير متعدد النطاقات (MIPS) ، قام فريق المسح S3MC بتصوير الجزء المركزي من المجرة في عام 2005. في إحدى تلك الصورة ، لاحظ ستانيميروفيتش فقاعة كروية حمراء اكتشفت أنها تتوافق تمامًا مع مصدر أشعة سينية قوي لوحظ سابقًا بواسطة القمر الصناعي لمرصد تشاندرا للأشعة السينية التابع لناسا. تحولت الكرة إلى بقايا مستعر أعظم ، 1E0102.2-7219 ، تمت دراستها كثيرًا خلال السنوات القليلة الماضية في النطاقات الضوئية والأشعة السينية والراديوية ، ولكن لم يسبق رؤيتها في الأشعة تحت الحمراء.
تنبعث الأشعة تحت الحمراء من الأجسام الدافئة ، وفي الواقع ، يشير الإشعاع من بقايا المستعر الأعظم ، المرئي في نطاق طول موجي واحد فقط ، إلى أن فقاعة الغبار التي يبلغ عمرها 1000 عام كانت تقريبًا بشكل موحد 120 كلفن ، تقابل 244 درجة فهرنهايت تحت الصفر. من المحتمل أن يكون E0102 ، من بين أصغر ثلث جميع بقايا السوبرنوفا المعروفة ، ناتجًا عن انفجار نجم 20 ضعف حجم الشمس ، وقد تم توسيع الحطام بسرعة حوالي 1000 كيلومتر في الثانية (2 مليون ميل في الساعة) منذ ذلك الحين.
أتاحت بيانات الأشعة تحت الحمراء فرصة لمعرفة ما إذا كانت الأجيال السابقة من النجوم - تلك التي لديها وفرة منخفضة من المعادن الثقيلة - تتوافق بشكل أوثق مع النظريات الحالية لتكوين الغبار في انفجار النجوم الفائقة الكتلة. لسوء الحظ ، كانت كمية الغبار - ما يقرب من جزء من كتلة الشمس - أقل 100 مرة على الأقل مما كان متوقعًا ، على غرار الوضع مع بقايا المستعرات الأعظمية المعروفة Cassiopeia A في درب التبانة.
يخطط فريق S3MC للرصد الطيفي المستقبلي باستخدام تلسكوب Spitzer الذي سيوفر معلومات حول التركيب الكيميائي لحبيبات الغبار المتكونة في انفجارات المستعر الأعظم.
تم رعاية العمل من قبل الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء ومؤسسة العلوم الوطنية.
يدير مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في باسادينا ، كاليفورنيا ، مهمة تلسكوب سبيتزر الفضائي لمديرية مهمة العلوم التابعة لناسا ، ومقرها في واشنطن العاصمة ، ويتم إجراء العمليات العلمية في مركز سبيتزر للعلوم في كالتيك ، أيضًا في باسادينا. JPL هو قسم من Caltech.
المصدر الأصلي: UC Berkeley News Release
