ماذا يحدث قبل أن ينفجر النجم ويموت؟

ساعدت دراسة حديثة عن جسيمات النيوترينو فيما قبل المستعر الأعظم (السوبرنوفا) (Supernova)، من اقتراب العلماء من فهم ما يحدث للنجوم قبل أن تنفجر وتموت، وذلك من خلال توضيح الخطوات الأولى لتفسير البيانات الخاصة بقراءة جسيمات النيوترينو الصادرة عن النجم قبل انفجاره.

واستهدفت الدراسة التي نشر تقرير عنها في موقع “فيز.أورغ” (Phys.org) في 30 يونيو/حزيران الماضي، اختبار تنبؤات العلماء غير المؤكدة الخاصة بنماذج التطور النجمي.

وشارك في الدراسة باحث ما بعد الدكتوراه ريوسوكي هيراي، من مركز التميز “إيه آر سي” لاكتشاف موجات الجاذبية (OzGrav) بجامعة موناش الأسترالية.

وعلى الرغم من وجود فهم عام لكيفية تطور نجم ضخم وانفجاره، لا يزال العلماء غير متأكدين من الفترة التي تسبق انفجار المستعر الأعظم.

وحاول العديد من الفيزيائيين نمذجة هذه المراحل النهائية، لكن النتائج تبدو عشوائية، ولا توجد طريقة لتأكيد ما إذا كانت صحيحة أم لا، إلا أن اكتشاف جسيمات النيوترينو الصادرة من النجم قبل أن يتحول إلى مستعر أعظم تسمح للعلماء بتقييم هذه النماذج بشكل أفضل.

المستعر الأعظم هو حدث فلكي يتم خلال المراحل التطورية الأخيرة لحياة نجم ضخم (ويكيبيديا-ناسا)

لذا قام فريق من علماء “أوزغراف” (OzGrav) بالتحقيق في المراحل المتأخرة من نماذج التطور النجمي ومدى صلتها بتقديرات النيوترينو ما قبل المستعر الأعظم.

والسوبرنوفا أو المستعر الأعظم هو حدث فلكي يتم خلال المراحل التطورية الأخيرة لحياة نجم ضخم، حيث يحدث انفجار نجمي هائل يقذف فيه النجم بغلافه في الفضاء عند نهاية عمره.

جسيمات النيوترينو

قبل مرحلة الانفجار وموت النجم، ينبعث منه عدد كبير من جسيمات النيوترينو التي يعتقد أنها تقود انفجار المستعر الأعظم الناتج. حيث تتدفق جسيمات النيوترينو بحرية عبر النجم وخارجه قبل أن يصل الانفجار إلى سطح النجم. ويمكن للعلماء اكتشاف تلك الجسيمات قبل حدوث المستعر الأعظم.

وكان العلماء قد اكتشفوا بالفعل بضع عشرات من جسيمات النيوترينو من مستعر أعظم انفجر عام 1987، قبل عدة ساعات من رؤية الضوء الناتج عن الانفجار.

هذا وتعد جسيمات النيوترينو أغرب الجسيمات الأولية، وهي جسيمات أصغر بكثير من الإلكترونات، وتنطلق بسرعة الضوء بأعداد خيالية عبر الفضاء.

وهي تنشأ أثناء بعض الأحداث الكونية العنيفة مثل انفجار النجوم بقوة هائلة. وبسبب صغرها الشديد وسرعتها فإن معظم جسيمات النيوترينو لا تترك أثرا ولا تكتشفها أجهزة الاستشعار.

تم استنتاج وجود النيوترينو أول مرة عام 1930 من قبل عالم الفيزياء النظرية النمساوي فولفغانغ باولي (ويكيبيديا)

وكان قد تم استنتاج وجود النيوترينو لأول مرة عام 1930 من قبل عالم الفيزياء النظرية النمساوي فولفغانغ باولي (Wolfgang Pauli)، وذلك خلال ظاهرة تحلل بعض النظائر المشعة وإطلاق أشعة بيتا.

فعند تحلل العنصر المشع إلى عنصر آخر يحدث فقد معين في الطاقة، هذا الفقد في الطاقة هو عبارة عن الفرق بين طاقة العنصر المشع وطاقة العنصر الناتج.

ووفقا لقانون عدم فناء الطاقة، يجب أن يحمل الإلكترون المنطلق من نواة الذرة والخارج على هيئة شعاع من أشعة بيتا، هذا الفرق في الطاقة.

لكن القياسات بينت أن الإلكترون يحمل طاقة أقل، لهذا افترض باولي، وجود جسيم صغير يحمل تلك الطاقة الناقصة التي لا نراها وأطلق عليه اسم “نيوترينو”، حيث إنه لا يحمل شحنة كهربية.

كاشفات النيوترينو

ومن المتوقع أن يكتشف الجيل التالي من كاشفات النيوترينو حوالي 50 ألف نيوترينو من نوع مماثل للناتج من المستعرات العظمى.

ونظرا لما أصبحت عليه قوة التكنولوجيا، يتوقع العلماء اكتشاف إشارات النيوترينو الضعيفة التي تصدر قبل أيام من الانفجار، كنوع من توقعات المستعرات العظمى، وسيعطي ذلك تنبيها للفلكيين كي يلتقطوا الضوء الأول للمستعر الأعظم. كما أنها واحدة من الطرق الوحيدة لاستخراج المعلومات مباشرة من قلب النجم.

يتوقع أن يكتشف الجيل التالي من كاشفات النيوترينو حوالي 50 ألف نوع من النيوترينو (ويكيميديا كومونز-ناسا)

يقول ريوسوكي هيراي “سيساعدنا هذا على تحقيق أقصى استفادة من المعلومات من اكتشافات النيوترينو فيما قبل المستعر الأعظم في المستقبل”.

ولأن من الممكن أن يتواجد المستعر الأعظم التالي في مجرتنا في أي يوم، يتطلع العلماء إلى اكتشاف نيوترينو ما قبل المستعر الأعظم، والاستفادة من هذه البيانات، بعدما قدمت هذه الدراسة الخطوات الأولى لكيفية تفسيرها.

وفي النهاية، سيكون العلماء قادرين على استخدام جسيمات النيوترينو ما قبل المستعر الأعظم لفهم الأجزاء الحاسمة من تطور النجوم الهائلة وآلية انفجار المستعر الأعظم.