تخضع النجوم الضخمة التي تفوق كتلتها الشمس بأكثر من ثمانية أضعاف إلى انفجارات مستعرات عظمى (Supernovae) في نهاية حياتها، وهذه الانفجارات القوية تُخلف وراءها إما ثقبًا أسود أو نجمًا نيوترونيًا، وتتميز بسطوع يفوق المجرات التي تحتويها لعدة أشهر، ومع ذلك، رصد علماء الفلك ظاهرة غير اعتيادية، حيث تخطى نجم ضخم مرحلة الانفجار وتحول مباشرة إلى ثقب أسود.
ورصد العلماء اختفاء نجم M31-2014-DS1 وظهور ثقب أسود مكانه يفتح آفاقًا جديدة لفهم المستعرات العظمى الفاشلة، ويؤكد أن نهاية النجوم الضخمة قد تكون أكثر تعقيدًا مما كنا نعتقد وتوضح "البوابة نيوز" كيف حدث ذلك وفقا لموقع sciencealert.
التوازن النجمي والانهيار:
تتوازن النجوم بفعل قوتين: القوة الخارجية الناتجة عن الاندماج النووي والقوة الداخلية للجاذبية مع اقتراب نهاية حياة النجم، ينفد الهيدروجين اللازم للاندماج النووي، ما يؤدي إلى ضعف القوة الخارجية، وتحت تأثير الجاذبية القوية، ينهار النجم على نفسه، ما يؤدي عادةً إلى انفجار مستعر أعظم، لكن في بعض الحالات، لا يحدث الانفجار، وينهار النجم مباشرة مكونًا ثقبًا أسود.
حالة نجم M31-2014-DS1:
رصد علماء الفلك نجمًا ضخمًا في مجرة أندروميدا (M31) أظهر سلوكًا غريبًا، وفي عام 2014 لاحظ العلماء توهجه في نطاق الأشعة تحت الحمراء، واستمر هذا التوهج نحو 1000 يوم، ثم انخفض بشكل ملحوظ خلال 1000 يوم أخرى بين عامي 2016 و2019، وبحلول عام 2023، اختفى النجم تمامًا عند مراقبته باستخدام تلسكوبات متقدمة.
النتائج الرئيسية:
• يعتقد الباحثون أن النجم بدأ بكتلة أولية تقدر بـ20 كتلة شمسية، لكنه فقد جزءًا كبيرًا من كتلته، ووصل إلى نحو 6.7 كتلة شمسية قبل انهياره.
• أظهرت الملاحظات أن النجم كان محاطًا بغلاف غباري حديث التكوين.
• غياب أي دليل على انفجار مرئي يشير إلى أن النجم تحول مباشرة إلى ثقب أسود دون المرور بانفجار مستعر أعظم.
المستعرات العظمى الفاشلة:
تُعرف هذه الحالات بـ"المستعرات العظمى الفاشلة"، وهي نادرة جدًا، حيث تحدث مرة كل قرن تقريبًا في مجرة مثل درب التبانة. تشير الأبحاث إلى أن ما بين 20-30% من النجوم الضخمة قد تنتهي حياتها بهذه الطريقة.
آلية الانهيار:
عند انهيار النواة النجمية، تنضغط الإلكترونات والبروتونات معًا لتكوين نيوترونات ونيوترينوات، ويطلق انفجار النيوترينوات طاقة هائلة قد تدفع بموجة صدمة إلى الخارج، وفي بعض الحالات، تفشل هذه الموجة في الانتعاش، ما يؤدي إلى انهيار النجم بالكامل مكونًا ثقبًا أسود.
أمثلة أخرى:
• عام 2009 رصد مستعر أعظم فاشل آخر في مجرة NGC 6946، أُطلق عليه اسم N6946-BH1، وكان نجمًا أحمر عملاقًا بكتلة 25 كتلة شمسية، اختفى بعد أن زاد سطوعه بمقدار مليون ضعف مقارنة بالشمس.
أهمية الاكتشافات:
وتساعد دراسة المستعرات العظمى الفاشلة في تحسين فهمنا للنجوم الضخمة وتطورها، خاصةً أنها تؤدي دورًا رئيسيًا في تشكيل العناصر الثقيلة، تكوين النجوم الجديدة، وإطلاق الأشعة الكونية التي تصل إلى الأرض.
