صورة مرصد تشاندرا للأشعة السينية لبقايا المستعر الأعظم Cassiopeia A. Credit: NASA / CXC
لطالما كانت لعبة Casiopeia A (Cas A) المتبقية من سوبرنوفا لغزًا. في حين كان الانفجار الذي خلق هذا المستعر الأعظم حدثًا واضحًا ، من الواضح أن السطوع البصري للانفجار الذي حدث قبل أكثر من 300 عام كان أقل بكثير من المستعر الأعظم الطبيعي - وفي الواقع ، تم تجاوزه في القرن السابع عشر - ولا يعرف الفلكيون لماذا ا. لغز آخر هو ما إذا كان الانفجار الذي أنتج Cas A خلفه نجم نيوتروني ، ثقب أسود ، أو لا شيء على الإطلاق. ولكن في عام 1999 ، اكتشف علماء الفلك جسمًا مشرقًا غير معروف في قلب Cas A. الآن ، تظهر الملاحظات الجديدة مع مرصد تشاندرا للأشعة السينية أن هذا الكائن هو نجم نيوتروني. لكن الألغاز لا تنتهي عند هذا الحد: هذا النجم النيوتروني له جو كربوني. هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها اكتشاف هذا النوع من الجو حول مثل هذا الجسم الصغير الكثيف.
وقال كريج هينكي من جامعة ألبرتا إن الجسم في الجوهر صغير للغاية - بعرض حوالي 20 كيلومترًا فقط ، والذي كان مفتاحًا لتحديده كنجم نيوتروني. Heinke هو مؤلف مشارك مع Wynn Ho من جامعة Southampton ، المملكة المتحدة على ورقة تظهر في إصدار 5 نوفمبر من Nature.
وقال هاينك لمجلة الفضاء: "النوعان الوحيدان من النجوم اللذان نعرفهما عن هذه النجوم الصغيرة هما النجوم النيوترونية والثقوب السوداء". "يمكننا أن نستبعد أن هذا ثقب أسود ، لأنه لا يمكن للضوء أن يهرب من الثقوب السوداء ، لذا فإن أي الأشعة السينية التي نراها من الثقوب السوداء هي في الواقع من مادة تسقط في الثقب الأسود. مثل هذه الأشعة السينية ستكون متغيرة للغاية ، حيث أنك لا ترى نفس المادة مرتين أبدًا ، لكننا لا نرى أي تقلبات في سطوع هذا الكائن ".
قال هينك إن مرصد تشاندرا للأشعة السينية هو التلسكوب الوحيد الذي لديه رؤية حادة بما يكفي لمراقبة هذا الجسم داخل بقايا مستعر أعظم مشرق.
لكن الجانب الأكثر غرابة لهذا النجم النيوتروني هو غلافه الكربوني. تتكون النجوم النيوترونية في الغالب من النيوترونات ، ولكن لديها طبقة رقيقة من المادة الطبيعية على السطح ، بما في ذلك الغلاف الجوي الرقيق جدًا - 10 سم - شديد الحرارة. تحتوي النجوم النيوترونية التي تمت دراستها سابقًا على أجواء هيدروجينية ، وهو أمر متوقع ، لأن الجاذبية الشديدة للنجم النيوتروني تقسم الغلاف الجوي ، وتضع العنصر الأخف ، الهيدروجين ، في الأعلى.
ولكن الأمر ليس كذلك مع هذا الكائن في Cas A.
قال Heinke في مقابلة بالبريد الإلكتروني: "تمكنا من إنتاج نماذج لإشعاع الأشعة السينية لنجم نيوتروني مع العديد من الأجواء المحتملة المختلفة". "فقط الغلاف الجوي الكربوني يمكن أن يفسر كل البيانات التي نراها ، لذلك نحن على يقين من أن هذا النجم النيوتروني لديه جو كربوني ، في المرة الأولى التي رأينا فيها جوًا مختلفًا عن النجم النيوتروني."
انطباع فنان عن النجم النيوتروني في Cas A يظهر المدى الصغير لجو الكربون. يظهر الغلاف الجوي للأرض بنفس مقياس النجم النيوتروني. الائتمان: NASA / CXC / M. Weiss
فكيف يشرح Heinke وفريقه نقص الهيدروجين والهيليوم في هذا النجم النيوتروني؟ فكر في Cas A كطفل رضيع.
وقال: "نعتقد أننا نفهم أنه بسبب صغر هذا الكائن بالفعل - نحن نراه في سن صغير يبلغ 330 عامًا فقط ، مقارنة بالنجوم النيوترونية الأخرى التي يبلغ عمرها آلاف السنين". "أثناء انفجار المستعر الأعظم الذي أوجد هذا النجم النيوتروني (عندما ينهار قلب النجم إلى جسم بحجم المدينة ، بكثافة عالية بشكل لا يصدق أعلى من النوى الذرية) ، تم تسخين النجم النيوتروني إلى درجات حرارة عالية ، تصل إلى مليار درجات. لقد تم تبريده الآن إلى عدة ملايين من الدرجات ، لكننا نعتقد أن درجات الحرارة المرتفعة كانت كافية لإنتاج الاندماج النووي على سطح النجم النيوتروني ، مما يدمج الهيدروجين والهليوم مع الكربون ".
وبسبب هذا الاكتشاف ، أصبح بإمكان الباحثين الآن الوصول إلى دورة الحياة الكاملة للمستعر الأعظم ، وسيتعلمون المزيد عن الدور الذي تلعبه النجوم المتفجرة في تركيبة الكون. على سبيل المثال ، معظم المعادن الموجودة على الأرض هي منتجات السوبرنوفا.
قال هينكي: "يساعدنا هذا الاكتشاف على فهم كيف تولد النجوم النيوترونية في انفجارات السوبرنوفا العنيفة".
المصدر: مقابلة مع Craig Heinke
