اكتشف جيمس ويب أحد المستعرات الأعظم الأولى في الكون

تمكن علماء الفلك من التقاط صورة لانفجار نجم ضخم مباشرة بعد خروج الكون من “العصور المظلمة” الكونية. يساعد هذا الاكتشاف على فهم كيفية ولادة النجوم الأولى وموتها.

عندما ينفد وقود النجم وينفجر، فإنه ينتج وميضًا قويًا من الضوء يسمى المستعر الأعظم. إذا حدثت مثل هذه الكارثة في مكان قريب، فإنها تبدو مشرقة للغاية؛ يستغرق ضوء المستعرات الأعظم في بداية الكون مليارات السنين للوصول إلى الأرض، وخلال هذه الفترة يضعف ويصبح خافتًا للغاية.

لذلك، لا تكون المستعرات الأعظمية البعيدة مرئية إلا في حالات خاصة – على سبيل المثال، المستعرات الأعظم من النوع Ic. هذه هي النوى النجمية التي فقدت غلافها الخارجي من الغاز وتنتج سطوعًا استثنائيًا انفجارات أشعة جاما. عادةً ما يكون من الصعب جدًا رصد المستعرات الأعظم النموذجية من النوع الثاني، وهي الانفجارات النجمية الأكثر شيوعًا في مجرتنا والتي تحدث عندما ينفد وقود نجم ضخم.

والأكثر روعة هو الاكتشاف، حيث تم نشر مقال عنه على خادم ما قبل الطباعة arXiv. اكتشف مؤلفوها، باستخدام تلسكوب جيمس ويب، مستعرًا أعظم من النوع الثاني يسمى SN Eos، والذي انفجر عندما كان عمر الكون حوالي مليار سنة فقط.

الحظ العلمي

وكان الباحثون محظوظين: فقد حدث هذا الانفجار خلف مجموعة ضخمة من المجرات، حيث أدت جاذبيتها القوية إلى تضخيم ضوء التوهج عشرات المرات. سمح هذا بتحليل طيف الضوء الصادر عن SN Eos، مما يجعله أول مستعر أعظم تم تأكيده طيفيًا. وتظهر النتائج بوضوح أن هذا هو مستعر أعظم من النوع الثاني، مما يعني أنه نشأ من نجم ضخم.

وتبين أيضًا أن النجم الذي ولدها يحتوي على يوجد عدد قليل جدًا من العناصر الأثقل من الهيدروجين والهيليوم – أقل من 10٪ من محتواها في شمسنا. هذا هو بالضبط ما يعتقده علماء الفلك أن الكون المبكر كان عليه، لأنه لم يكن لديه الوقت الكافي لعدة أجيال من النجوم لتتشكل وتموت وتنتج عناصر أثقل.

“يخبرنا هذا على الفور عن عدد النجوم التي انفجر فيها هذا النجم. تنفجر النجوم الضخمة بسرعة كبيرة بعد الولادة. وفقًا للمعايير الكونية، مليون سنة لا شيء. لذلك يخبروننا عن التكوين النجمي الحالي في تلك المجرة”، يوضح البروفيسور أور جراور من جامعة بورتسموث.

عندما نرصد الضوء من أجسام بعيدة إلى هذا الحد، فإنه عادة ما يأتي من المجرات الصغيرة، حيث يمكننا فقط تقدير متوسط ​​خصائص النجوم المحتملة فيها. لكن دراسة النجوم الفردية على مثل هذه المسافات أمر مستحيل بشكل عام، كما يقول عالم الفيزياء الفلكية مات نيكول من جامعة كوينز في بلفاست.

ويقول: “وهنا نرى نجمًا منفردًا، ببيانات ممتازة، على مسافة لم نلاحظ فيها من قبل مستعرًا أعظم معزولًا، والبيانات جيدة بما يكفي لإظهار أن هذه النجوم تختلف عن معظم النجوم في الكون المحلي”.

أولا بعد العصور المظلمة

ويضيف جراور أن هذا حدث بعد بضع مئات الملايين من السنين فقط من فترة في تاريخ الكون تُعرف باسم عصر إعادة التأين. وذلك عندما بدأ ضوء النجوم الأولى في تجريد الإلكترونات من ذرات الهيدروجين المحايدة، والتي تحجب معظم الإشعاع، وتحوله إلى غاز متأين واضح. قبل ذلك، كان الكون معتمًا، لذا فإن SN Eos هو أبعد مستعر أعظم يمكن أن نأمل رؤيته.

ويختتم غراور قائلاً: “هذا قريب جدًا جدًا من فترة إعادة التأين تلك، عندما خرج الكون من فترة مظلمة قصيرة، وكانت الفوتونات قادرة على الانتشار بحرية مرة أخرى، وتمكنا من رؤية شيء ما”.