النجوم تقتل نفسها في سباق تصادم مميت

قوى الجذب الرهيبة المنبعثة من ثقب أسود في مركز المجرة ربما تحدث أضرارا هائلة واضطرابات في حركة النجوم والأجسام الأخرى القريبة منها وربما تزيد فرص حدوث تصادمات مشابهة لسباق التصادم المميت. تفنى أغلب النجوم في الكون بصورة يمكن التنبؤ بها استنادا إلى كتلتها فحسب. ويكشف هذا البحث عن مسار...

رصد علماء فلك انفجارا ضخما مفعما بالطاقة ينبعث من مجرة عتيقة، والسبب فيه على ما يبدو أحد أنواع فناء النجوم الذي كُتبت عنه الفرضيات لعقود، لكنه لم يُرصد قط إطلاقا. وربما نصفه بأنه فناء النجوم في سباق تصادم مميت. فبدلا من النهاية الطبيعية، يمكن للنجوم أن تموت في تصادم.

وهذا المصطلح مستعار من سباقات تصادم السيارات المميتة التي تتسابق فيها عدة سيارات وتخرب بعضها بعضا متعمدة حتى يلحق بها كلها دمار تام.

ويعتمد مصير النجم على كتلته في العادة. ويوضح عالم الفيزياء الفلكية أن "الأمر ينتهي بالنجوم الكبيرة في مستعر أعظم (انفجار هائل)، فيما النجوم ذات الكتلة المنخفضة، مثل الشمس، تنطفئ في شكل قزم أبيض".

وقال باحثون إن انفجار أشعة جاما الذي رصدوه ربما أحدثه تصادم بقايا نجمين متكثفين في بيئة فوضوية وكثيفة المادة بالقرب من ثقب أسود فائق في مركز هذه المجرة بيضاوية الشكل. ويظن العلماء أن النجمين اللذين فنيا كانا نجمين نيوترونيين، وتتكثف في هذا النوع من النجوم كتلة تعادل كتلة شمسنا في كرة حجمها يعادل مساحة إحدى المدن.

يمكن لهذه النجوم أيضا، في محطات نادرة أكثر وفي حالة النجوم النيوترونية، أن تندمج مع بعضها البعض عندما تكون في نظام ثنائي، كزوج من الأشياء يولدان قريبا جدا من بعضهما البعض. إلا أن الأمر مختلف هنا، مع الملاحظة في تشرين الأول/أكتوبر 2019 لانفجار أشعة غاما، في تدفق لأشعة ذات طاقة هائلة مصدرها مجرة بعيدة تقع في اتجاه كوكبة الدلو.

اعتمادا على مدته، والتي تتراوح بين أقل من ثانيتين ودقائق عدة، فإن مثل هذا الحدث يدل على التوالي على اندماج نجمين نيوترونيين أو انفجار نجم سوبر نوفا كبير. ويُفترض أن تكون هذه الظاهرة، واسمها GRB191019 وتزيد مدتها عن دقيقة واحدة، منتمية إلى الفئة الثانية.

لكن علماء الفلك لم يلاحظوا أي إشارات إلى مستعر أعظم (سوبرنوفا) في المجرة التي انطلق منها تدفق أشعة الطاقة وتقع على بعد حوالي ملياري سنة ضوئية من الأرض. ومع ذلك، لا شيء يثير الدهشة، لأن هذه المجرة، القديمة جدا، لم تعد تشكل أي نجوم تقريبا، وبالتالي لم تعد تُنتج النجوم الضخمة التي من المحتمل أن تنتهي في مستعر أعظم.

وقد أعطت الملاحظة الطويلة لهذا الحدث مفتاح حل اللغز. فقد حدثت الظاهرة على مسافة قريبة للغاية من قلب المجرة، أي أقل من مئة سنة ضوئية. وللمقارنة، يبعد نظامنا الشمسي حوالي 27 ألف سنة ضوئية عن مركز المجرة.

ويوضح أندرو ليفان أن نواة المجرة هذه "منطقة كثيفة جدا، يمكن أن تحتوي على عشرات الملايين من النجوم، والتي يمكن أن تتصادم أو تتشتت"، خصوصا وأن "الأجسام المدمجة" التي تسكنها، والأقزام البيضاء والنجوم النيوترونية والثقوب السوداء الصغيرة، تخضع لقوة الجاذبية للثقب الأسود الهائل، الكامن في مركز المجرة.

وقاد ذلك الفريق الدولي من الباحثين إلى الاستنتاج بأن الجسمين السماويين اللذين تسبب اصطدامهما في انفجار أشعة غاما "تشكلا في أماكن مختلفة عن بعضهما البعض والتقيا" في قلب المجرة، وفق عالم الفيزياء الفلكية.

وقال أندرو ليفان عالم الفلك بجامعة رادبود في هولندا "لتفسير انفجار أشعة جاما، فلا بد أن هذه كانت بقايا نجم متكثف ما، لا بقايا نجم يشبه شمسنا". وليفان أحد المؤلفين الرئيسيين للبحث المنشور هذا الأسبوع في مجلة (نيتشر أسترونومي) العلمية.

وقال ون-فاي فونغ عالم الفيزياء الفلكية بجامعة (نورث وسترن) في ولاية إيلينوي الأمريكية "انفجارات أشعة جاما هي أقوى الانفجارات في الكون. تنطلق منها طاقة لكل وحدة زمنية أكثر من الطاقة المنطلقة من أي ظاهرة كونية أخرى معروفة. ولذلك خصائصها لا يمكن مقارنتها بأي خصائص أخرى. واسمها مشتق من أول نوع من الضوء الذي نراه، وهو أشعة جاما، لكنها في الواقع ترسل انبعاثات من كامل الطيف الكهرومغناطيسي". وفونغ مؤلف مشارك للدراسة.

وقال الباحثون إن قوى الجذب الرهيبة المنبعثة من ثقب أسود في مركز المجرة ربما تحدث أضرارا هائلة واضطرابات في حركة النجوم والأجسام الأخرى القريبة منها وربما تزيد فرص حدوث تصادمات مشابهة لسباق التصادم المميت.

وقال ليفان "تفنى أغلب النجوم في الكون بصورة يمكن التنبؤ بها استنادا إلى كتلتها فحسب... ويكشف هذا البحث عن مسار جديد لفناء النجوم".

وأضاف ليفان "فكرة أنه يمكن أن تفنى النجوم من خلال التصادمات في مناطق شديدة الكثافة مطروحة منذ ثمانينيات القرن الماضي على الأقل. لذا، انتظرنا 40 عاما من أجل التمكن من رصد ظواهرها".

واستخدم الباحثون بيانات من مناظير سابحة في الفضاء أو موجودة على الأرض لدراسة انفجار أشعة جاما في مجرة تبعد نحو ثلاثة مليارات سنة ضوئية عن كوكب الأرض في اتجاه كوكبة الدلو تقريبا. والسنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة وتساوي 9.5 تريليون كيلومتر.

وامتلأت هذه المجرة العتيقة بشكل رئيسي بنجوم بلغت أعمارها مليارات السنين.

ويفترض علماء الفلك أن مثل هذه الاصطدامات، التي تم افتراض وجودها نظريا، يمكن أن تحدث بشكل روتيني في مثل هذه البيئة. لكن هذه الملاحظة صعبة للغاية لأن قلوب المجرات مناطق مليئة بالغبار والغاز.

أكبر انفجار كوني اشتعل قبل ثلاث سنوات

وفي سياق متصل قال علماء فلك إنهم اكتشفوا "أكبر" انفجار كوني تم تسجيله على الإطلاق. ويتمثل الانفجار في كرة من الطاقة حجمها يفوق حجم نظامنا الشمسي بمئة مرة، واشتعلت بشكل مفاجئ قبل ثلاث سنوات. وأدت مراقبة مباشرة للظاهرة إلى تبديل الوضع، فيما أثبت تحليل للضوء أنه استغرق ثمانية مليارات سنة للوصول إلى التلسكوب.

رغم أن العلماء لديهم تفسير جديد لشرح سبب هذه الظاهرة، يشددون على ضرورة مواصلة الأبحاث للتوصل إلى تفاصيل أوضح.

وهذه الظاهرة التي اُطلقت عليها تسمية "إيه تي 2021 إل دبليو إكس" (AT2021lwx) ليست الأكثر سطوعا على الإطلاق. وتعود إلى انفجار أشعة غاما (انفجار هائل للطاقة خلال سقوط نجم) "جي آر بي 221009 ايه" (GRB221009A) التي تم اكتشافها في تشرين الاول/أكتوبر 2022 واعتُقد أنها "الأكثر سطوعا على الإطلاق".

إلا أن هذا الانفجار الكوني الذي ذُكر في مجلة "مَنثلي نوتيسس" الشهرية التابعة للجمعية الملكية الفلكية البريطانية يمكن وصفه بأنه "الأكبر"، لأنه أطلق في غضون ثلاث سنوات كمية طاقة غير محدودة تفوق ما ينجم عن انفجار أشعة غاما، بحسب معد الدراسة الرئيسي فيليب وايزمان، وهو عالم فيزياء فلكية في جامعة ساوثهامبتن البريطانية.

وقال وايزمان في حديث إلى وكالة الأنباء الفرنسية إن "إيه تي 2021 إل دبليو إكس" هو نتيجة "اكتشاف غير مقصود".

ورُصد الانفجار الكوني في العام 2020 من خلال المرصد الأمريكي "زويكي ترانسيينت فاسيليتي" في كاليفورنيا. إلا أن رصد "إيه تي 2021 إل دبليو إكس" بقي غير مستخدم في قاعدة بيانات" المرصد، بحسب وايزمان، قبل أن يلاحظه العلماء في العام التالي.

وأدت مراقبة مباشرة للظاهرة إلى تبديل الوضع، فيما أثبت تحليل للضوء أنه استغرق ثمانية مليارات سنة للوصول إلى التلسكوب.

لغز فعلي

لا يزال علماء الفلك يطرحون تساؤلات عن سبب هذه الظاهرة. إذ قد تكون عبارة عن مستعر أعظم، أي انفجار هائل لنجم في نهاية حياته. لكن السطوع الناجم عن "ايه تي 2021 ال دبليو اكس" أكبر بعشر مرات مما ينتج عن المستعر الأعظم.

ويتمثل الاحتمال الثاني في أن يكون هذا الانفجار عبارة عن ظاهرة فلكية تتمثل في تمزق نجم بعد اقترابه بصورة كبيرة من ثقب أسود فائق الكتلة، لكن سطوع "إيه تي 2021 إل دبليو إكس" هو أكثر بثلاث مرات لإثبات سيناريو مماثل.

والسطوع الذي تم قياسه ليس مماثلا سوى لسطوع النجوم الزائفة، فهذه المجرات تؤوي ثقبا أسود فائقا يلتصق بالمادة عن طريق إصدار كمية هائلة من الضوء.

لكن الضوء المنبعث من النجوم الزائفة لامع، بينما في "إيه تي 2021 إل دبليو إكس" تفاقم الضوء فجأة قبل ثلاث سنوات. ويقول وايزمان "لم نلاحظ ظاهرة مماثلة مطلقا (...). يبدو أنها تأتي من عدم".

ولفريقه فكرة وردت في الدراسة، تتمثل في أن سحابة ضخمة من الغاز، بحجم 5 آلاف شمس، يلتهمها ثقب أسود هائل.

ونظرا لأن مبدأ العلم هو أنه "لا توجد نظريات مؤكدة"، يعمل الفريق على عمليات محاكاة جديدة من خلال استخدام مجموعة من البيانات، بهدف اختبار "المعقولية الحتمية" لنظريته.

لكن المشكلة تكمن في الثقوب السوداء الهائلة التي يُفترض أن تكون في وسط المجرات، وفي أن حجم "ايه تي 2021 إل دبليو إكس" ينبغي أن يكون مماثلا لحجم مجرة درب التبانة.

ولم يتوصل أحد حتى اليوم إلى اكتشاف مجرة في محيط الظاهرة المرصودة. ويقول وايزمان "إنه لغز فعلي".

ويتعين تاليا إجراء أبحاث في الفضاء وفي قواعد بيانات ما تم رصده، ويُحتمل أن تساعد ظواهر مماثلة على توفير تفسيرات واضحة لـ"إيه تي 2021 إل دبليو إكس".

مصير مجرة درب التبانة

استطاع علماء فلك تحديد أصل النجوم الزائفة (كويزر) وعلاقتها بمصير مجرة درب التبانة. والنجوم الزائفة هي أحد أكثر الأجرام السماوية تطرفا في أدائها فيما يتميز بعضها بقدرة على الإشراق تفوق مليار نجم. وأكد فريق عالمي يضم علماء فلك أنه وجد "دليلا مهما" على أن النجوم الزائفة تشكلت فعلا نتيجة تصادم مجرتين.

والنجوم الزائفة هي أحد أكثر الأجرام السماوية تطرفا في أدائها، فيما يتميز بعضها بقدرة على الإشراق تفوق مليار نجم. وهذه النجوم الواقعة وسط المجرات، تغذيها ثقوب سوداء هائلة تنبعث منها إشعاعات كثيفة من خلال امتصاص الغاز.

وتشير النظرية منذ اكتشاف النجوم الزائفة في خمسينات القرن الفائت، إلى أن هذه الأجرام تتشكل عقب اصطدام مجرتين. لكن أصلها بقي موضع نقاش، لعدم وجود أدلة كافية في هذا الخصوص.

وأكد فريق عالمي يضم علماء فلك أنه وجد "دليلا مهما" على أن النجوم الزائفة تشكلت فعلا نتيجة تصادم مجرتين، وهي ظاهرة تطلق كمية هائلة من الطاقة الضرورية لحدوثها.

وقد تلقت مجرة درب التبانة هذا المصير يوما ما، على ما حذر كلايف تادهنتر، وهو أحد معدي الدراسة التي نشرت الأربعاء في مجلة "منثلي نوتيسس أوف ذي رويال أسترونوميكل سوسايتي".

وأوضح عالم الفيزياء الفلكية في جامعة شيفيلد البريطانية، في حديث إلى وكالة الأنباء الفرنسية، أن سبب استنتاجه يعود إلى أن مجرة أندروميدا المجاورة لمجرتنا "تتجه نحو مجرة درب التبانة بسرعة تصل إلى 200 كيلومتر في الثانية".

وبهذه الوتيرة، قد تصطدم المجرتان في غضون نحو 5 مليارات سنة، ما سيؤدي إلى تولد نجوم زائفة.

ومن خلال دفع الغاز المحيط بها، تمنع النجوم الزائفة تكون أي نجم جديد، ما يؤدي إلى زوال المجرتين، على حد قول تادهنتر.

وقارنت الدراسة بيانات رصدت فيها 48 مجرة تحوي نجوما زائفة في وسطها، مع بيانات مئة مجرة لا تضم هذه الأجرام. وأظهرت النتائج أن احتمال اصطدام المجرات التي تظهر نجوم زائفة في وسطها أعلى بثلاث مرات من تلك التي لا تحوي نجوما مماثلة.

وأوضح تادهنتر أن التوصل إلى هذه الأدلة بعد فترة زمنية طويلة يعود إلى أن التلسكوبات التي استخدمت لرصد المجرات صممت لرصد الأجرام الواقعة وسط المجرات، لكنها عجزت عن رصد الآثار الناجمة عن اصطدام حصل في الماضي والموجودة على المحيط الخارجي للمجرات.

فعند رصد المجرات بواسطة تلسكوب "هابل" الفضائي مثلا، تظهر الآثار "باهتة"، بحسب تادهنتر. لذلك، اعتمد فريقه على التلسكوبات الأرضية كمرصد أيزك نيوتن في جزيرة لا بالما الإسبانية.

وأبدى العالم أمله في أن يتمكن تلسكوب جيمس ويب الفضائي من أن يلتقط صورا تعود إلى العصور البعيدة لهذه النجوم الزائفة.

ثقب أسود ضخم يتجول بسرعة هائلة في الكون

بدورها أعلنت ناسا (وكالة الفضاء الأمريكية) عن اكتشاف ثقب أسود ضخم يتدفق عبر الفضاء على بعد 200 ألف سنة ضوئية من الأرض وتشكل مخلفاته سلسلة من النجوم. وتتخطى كتلته حجم الشمس بعشرين مليون مرة، ولا يمثل هذا الثقب الأسود خطراً على البشرية لأن ما اكُتشف حصل في الفضاء منذ زمن بعيد عندما كان الكون يبلغ نصف عمره الحالي.

أظهر اكتشاف غير مسبوق أفادت به وكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) تدفّق ثقب أسود "ضخم" عبر الفضاء بسرعة قصوى مخلّفا وراءه سلسلة من النجوم تبعد مئتي ألف سنة ضوئية، على ما

ويتدفّق هذا الثقب الأسود الذي تتخطى كتلته حجم الشمس بعشرين مليون مرة، في الفضاء ويصطدم بسحب الغاز التي يصادفها أمامه.

وبفعل قوّة تحرّك الثقب، يتحوّل الغاز لاحقا إلى سلسلة من النجوم، تمكّن تلسكوب "هابل" الفضائي التابع لناسا من رصدها.

وقال العالم في جامعة ييل بيتر فان دوكوم، في بيان: "نعتقد أننا نرى نهوضا خلف الثقب الأسود حيث يبرد الغاز ويمكن أن يشكّل نجوماً"، مضيفاً "ما نراه هو مخلّفات. وعلى غرار الأثر الذي تتركه السفينة عندما تتحرّك، نرى هنا أثراً يخلّفه الثقب الأسود".

ويعتقد الباحثون أنّه يُحتمل أن تكون ارتفعت درجة حرارة الغاز بسبب اصطدام الثقب الأسود به، ثم يبرد بعد مرور الثقب، مما يؤدي إلى ظهور النجوم.

وأشار فان دوكوم إلى أنّ "الغاز يطاله تأثير يفوق سرعة الصوت للثقب الأسود الذي يتحرك بسرعة قصوى".

ويعتقد العلماء أنّ هذا الثقب الذي هو وحش سماوي، متأتٍ من مجموعة ضخمة تضم ثلاثة مجرات.

وبحسب نظريتهم، إنّ مجرّتين ربما اندمجتا قبل نحو 50 مليون سنة، مما تسبّب في دوران ثقبين أسودين هائلين حول بعضهما.

إلا أنّ مجرة ثالثة لها ثقب أسود خاص بها، اصطدمت بهذه المجموعة، مما أدى إلى إنشاء ثلاثي غير مستقر وفوضوي، أفضى إلى طرد أحد الثقوب السوداء بسرعة هائلة، إذ يمكن للثقب الذي رصده "هابل" أن يقطع المسافة الفاصلة بين الأرض والقمر في غضون 14 دقيقة فقط.

وأوضح الباحثون الذين توصّلوا إلى هذا الاكتشاف أنّ الثقب الأسود لا يمثل خطرا على البشرية، إذ أنّ ما اكُتشف حصل في الفضاء منذ زمن بعيد عندما كان الكون يبلغ نصف عمره الحالي.

أما السبب الكامن وراء رؤية هذه الظاهرة راهناً، فيعود إلى أنّ الضوء استغرق وقتاً طويلاً للوصول إلينا.

ولفت فان دوكوم إلى أنّ هذا الاكتشاف حصل بالصدفة.

ومن خلال استخدام تلسكوب "هابل" الفضائي، لاحظ العالِم (...) "مسارا صغيرا من النجوم مذهلا وساطعا جدا وغير عادي"، وقال "إنّ ما رأيناه لا يشبه أي ظاهرة كونية رصدناها سابقاً".

وأوضحت "ناسا" أنّ هذا الثقب الذي لم يُرصد مثله من قبل، قد لا يكون الوحيد في الكون.

ويُفترض أن يوفر تلسكوب "نانسي غريس رومان" الفضائي الجديد المقرر إطلاقه خلال العقد الراهن، رؤية أوسع للفضاء، وقد يكتشف مزيداً من مسارات النجوم التي تشكل مؤشرا إلى وجود أحد هذه الثقوب العملاقة.