نجم ضخم اختفى في ظروف غامضة، مربكًا علماء الفضاء

النجم الضخم في مجرة القزم كينسمان يبدو أنه اختفى بين عامي 2011 و2019 يُحتمل أنه انفجر، ولكن هل يمكن أن يكون قد انهار إلى ثقب أسود دون حدوث انفجار عظيم؟ ربما مازال موجودًا، ولكن بشكل أقل تألقًا أو ربما يكون مغطى بالغبار الكوني.

في السنوات الأولى من الألفية الجديدة، لفت “نجم ضخم جدًا” في مجرة كينمان القزم انتباه علماء الفلك، فقد بدا وكأنه يقترب من الفصل الأخير في قصة حياته وقدم فرصة نادرة لمراقبة موت نجم كبير في منطقة منخفضة في كثافة العناصر الكونية.

ومع ذلك، عندما وجه العلماء تلسكوب المرصد الجنوبي الأوروبي (ESO) الضخم في بارانال، تشيلي إليه في عام 2019 (الجهاز المستخدم كان رائجًا للغاية وليس بطيء الاستجابة)، لم يتبقَّ أي أثر للنجم الضخم. ولكن كيف؟

النظريتان الرائدتان حول ما حدث هما إما أنه مازال موجودًا، في طريقه لمراحله النهائية، بتوهج أقل وربما يكون محجوبًا بواسطة الغبار، وإما أنه انهار فجأة وتحول إلى ثقب أسود دون أن يمر بمرحلة الانفجار العظيم.

قال أندرو آلان من كلية ترينيتي دبلن، أيرلندا، قائد فريق المراقبة الذي نشرت دراسته في الإشعارات الشهرية للجمعية الملكية الفلكية: «إذا كان صحيحًا، فسيكون هذا أول اكتشاف مباشر لنجم عملاق من هذا القبيل ينهي حياته بهذه الطريقة».

بين الرصد الأخير لعلماء الفلك في عام 2011 وعام 2019 يوجد فترة زمنية كبيرة بما فيه الكفاية لحدوث شيء ما. ليس لعام 2001 (عندما لوحظ لأول مرة) أو عام 2019 معنى كبير، لأننا دائما نراقب الماضي هناك وجرم كينمان القزمي يبعد 75 مليون سنة ضوئية. غالبًا ما نعتقد أن الأحداث الكونية تتحرك ببطء لأن تأثيراتها اللاحقة غالبًا ما تكون ضخمة وتظهر لنا مع مرور الوقت. ولكن الأشياء تحدث بسرعة سواء كانت كبيرة أم صغيرة. على سبيل المثال، عدد الأشياء التي حدثت في الجزء الأول من المليونية العاشرة من تريليون من تريليون من تريليون من الثانية بعد الانفجار الكبير، هو شيء مجنون.

على أي حال، تعتبر مجرة القزم كينسمان، أو PHL 293 B، بعيدة جدًا، مما يصعب على علماء الفلك مراقبة نجومها مباشرة. يمكن استنتاج وجودها من الخواص الطيفية على وجه التحديد، كانت PHL 293 B بين عامي 2001 و2019 تتميز باستمرار بإشارات قوية للهيدروجين تشير إلى وجود نجم “متغير أزرق مضيء” (LBV) ضخم، وأكثر سطوعًا من شمسنا بما يقارب 2.5 مرة، ويشتبه علماء الفلك في أن بعض النجوم الكبيرة جدًا قد تقضي سنواتها الأخيرة ك LBVs.

ومع أن النجوم الضخمة المضيئة المتغيرة معروفة بتجاربها لتحولات جذرية في الطيف والسطوع، إلا أنها عادةً تترك آثارًا محددة تساعد في تأكيد وجودها المستمر. في عام 2019، اختفت آثار الهيدروجين، ويقول آلان: «سيكون من غاية الغرابة أن يختفي نجم ضخم بهذا الشكل دون أن يُنتج انفجارًا نوويًا مضيئًا».

مجرة القزم الأقرب، أو PHL 293 B، هي واحدة من أفقر المجرات بالمعادن المعروفة. نادراً ما تُرى النجوم العملاقة والنارية ولف رايت (المرحلة الأخيرة في حياة النجم) في مثل هذه البيئات — تشير وكالة ناسا إلى مثل هذه النجوم بأنها “تعيش بسرعة وتموت ببطء”. كما أن النجوم العملاقة الحمراء نادرة في البيئات ذات التركيز المنخفض من العناصر الكيميائية. كان من المتوقع أن يكون النجم المفقود فرصة نادرة لمراقبة المراحل المتأخرة كنجم ضخم في مثل هذه البيئة الفقيرة بالعناصر.

في أغسطس 2019، وجّه الفريق أربعة تلسكوبات بقطر ثمانية أمتار من مجموعة ESPRESSO التابعة ل ESO نحو موقع النجم الضخم LBV بشكل متزامن: لم ترصد شيئًا. كما جرّبوا جهاز X-shooter التابع لتلسكوب VLT بعد عدة أشهر: وجدوا النتيجة نفسها.

مازال العلماء يسعون وراء النجم المفقود، ووصلوا إلى البيانات القديمة لمقارنتها بمعلوماتهم الموجودة.

، يقول أندريا ميهنر، أحد أعضاء الفريق الذي عمل على الدراسة: «منشأة أرشيف العلوم التابعة ل ESO سمحت لنا بالعثور على بيانات الجسيم نفسها التي حصلوا عليها في عام 2002 و2009».

«وكانت مقارنة نتائج الطيف ذي الدقة العالية الذي حصلنا عليه باستخدام جهاز UVES في عام 2002، مع الملاحظات التي حصلنا عليها في عام 2019 باستخدام أحدث جهاز طيفي عالي الدقة تابع ل ESO والمعروف باسم ESPRESSO، مفيدة بشكل خاص، من الناحية الفلكية وكذلك من وجهة نظر الاجهزة».

تفحص هذه البيانات يوحي بأن النجم الضخم الساطع قد كان في طريقه إلى نهايته الكبيرة في وقت ما بعد عام 2011.

يقول عضو الفريق خوسيه غروه، الذي ينتمي أيضًا إلى كلية ترينيتي: «قد نكون قد اكتشفنا واحدًا من أضخم النجوم في الكون المحلي وهو يتلاشى ببطء. لم يكن بإمكاننا اكتشافه من دون استخدام تلسكوبات ESO ذات الثمانية أمتار وأجهزتها الفريدة، والوصول السريع إلى تلك القدرات بعد اتفاقية أيرلندا الأخيرة للانضمام إلى ESO».

استقراء البيانات لعام 2019 بالتزامن مع صور تلسكوب هابل الفضائي (HST) أشعر الباحثين أن “النجم الساطع كان في حالة انفجارية على الأقل بين عامي 2001 و2011، ثم انتهت، وربما تبعها انكماش لثقب أسود ضخم دون اثار انفجارية هذا السياق يتفق مع بيانات تحليل الضوء المتاحة من HSTوالأرض”.

انكماش النجم لثقب أسود دون حدوث انفجار نووي سوبرنوفا سيكون حدثًا نادرًا، وهذا يعترض على هذه الفكرة. تشير الورقة البحثية أيضًا إلى أنه ببساطة فاتنا انفجار السوبرنوفا للنجم خلال فترة المراقبة الثمانية سنوات.

يُعرَف LBVs بعدم استقراره، لذلك سيكون متوقعًا انتقال النجم لحالة أقل سطوعًا أو تغطيته بالغبار الكوني.

تقول الورقة البحثية: «يمكن أن يؤدي مزيج من انخفاضٍ قليلٍ في السطوع، وغطاء من الغبار الكوني السميك إلى حجب النجم. نقص التباين بين الطيف القريب في الأشعة تحت الحمراء لعامي 2009 و2019 من طيفنا الطبيعي X-shooter يقضي على احتمال تكوين الغبار الساخن (بتقريب 1500 كلفن)، ولكن اللازم هنا هو مراقبة الأشعة تحت الحمراء الوسيطة لاستبعاد طبقة الغبار الباردة المتوسعة ببطء».

مؤلفو التقرير واثقون تمامًا من أن النجم شهد ثورة مذهلة بعد عام 2011. ومع ذلك:

«بناءً على ملاحظاتنا والنماذج، نقترح أن PHL 293 B احتوى على LBV بثورته التي انتهت في وقت ما بعد عام 2011. يمكن أن يلي ذلك.

• نجم مختفٍ في ظروف غامضة
• انكماش LBV لثقب أسود دون انفجار نجمي عظيم ساطعة، أو ربما بسطوعٍ خافت».