حدث سماوي يطلق عليه اسم "البقرة" يحير علماء الفلك

لا يستطيع علماء الفلك الاتفاق على ما وراء المصدر البارع الذي يطلق عليه "البقرة". هل قام ثقب أسود متوسط ​​الكتلة بتمزيق قزم أبيض ، أم أننا نرى نوعًا جديدًا غريبًا من المستعر الأعظم؟

قامت فرق متعددة الفلك متعددة الجنسيات من علماء الفلك بتتبع انفجار سماوي بدقة غير مسبوقة. تكشف النتائج عن لغز لم يُحل: تمزق الفرق حول ما إذا كان انفجار الضوء يمثل وفاة قزم أبيض تمزقه الثقب الأسود أو المستعر الأعظم الذي لم يسبق له مثيل. لا يزال علماء الفلك يدرسون بقايا البهتان من أجل تسوية النقاش.

اكتشف علماء الفلك الذين يستخدمون المراصد الأرضية تطور حدث كوني يدعى "البقرة" ، كما يظهر في هذه الصور الثلاث. إلى اليسار: لاحظ مسح Sloan Digital Sky Survey في نيو مكسيكو المجرة المضيفة Z 137-068 في عام 2003 ، والبقرة في أي مكان في الأفق. (تشير الدائرة الخضراء إلى الموقع الذي ظهر فيه البقرة في النهاية). المركز: رأى تلسكوب ليفربول في جزر الكناري في إسبانيا البقرة قريبة جدًا من ذروة سطوع الحدث في 20 يونيو 2018 ، عندما كانت أكثر إشراقًا من المجرة المضيفة لها. إلى اليمين: التقط تلسكوب ويليام هيرشل ، أيضًا في جزر الكناري ، صورة عالية الدقة للبقرة بعد شهر تقريبًا من بلوغها ذروة السطوع ، حيث تلاشت وعادت المجرة المضيفة إلى الرؤية.
دانييل بيرلي (جامعة ليفربول جون مورس ، المملكة المتحدة)

تم اختيار الحدث "المفاجئ ، المضيء ، والغريب" من خلال مسح نظام الإنذار الأخير لتأثيرات الكويكبات الأرضية (ATLAS) وحصل على الاسم الذي تم إنشاؤه تلقائيًا AT2018cow. وبطبيعة الحال ، أطلق علماء الفلك على هذا الحدث اسم "البقرة" ، وتمزقوا من خلال النظريات القائمة حول موت النجوم مثل الثور في متجر صيني. في مؤتمر صحفي أمس في اجتماع الجمعية الفلكية الأمريكية في سياتل ، اكتشف علماء الفلك التورية بينما كانوا يقدمون أيضًا آراء مختلفة تمامًا حول كيفية ظهور البقرة.

إليكم ما يتفق عليه الجميع: وقع الانفجار في 16 يونيو 2018 ، ويبدو أنه نشأ من الذراع الحلزونية لمجرة تشكل النجوم على بعد 200 مليون سنة ضوئية تسمى CGCG 137-068. وقع الانفجار في كوكبة هرقل (وهي مناسبة لأن أحد عمال هيركوليس الأسطورية كان التقاط ثور كريتي - بقرة ذكر).

تم الحصول على صورة ل AT2018cow ومجرتها المضيفة في 17 أغسطس 2018 ، باستخدام أداة WM Keck Observatory ، و Deep Imaging و Multi-Object Spectrograph (DEIMOS).
R. Margutti / WM Keck Observatory

في غضون يومين فقط ، انتقل الانفجار من عدم وجود إلى لمعان يصل إلى 100 مليار شمس ، أي أكثر إشراقًا بمقدار 10 أضعاف من المستعر الأعظم النموذجي. أظهر التحليل الطيفي المبكر ميزات عريضة للغاية ، مما يشير إلى أن الانفجار قذف المواد بسرعات عالية بشكل لا يصدق: 10 ٪ من سرعة الضوء.

لكن ما أثار قلق علماء الفلك في حقيقة الأمر هو ما حدث بعد الانفجار المتوهج: فبدلاً من إظهار العناصر الثقيلة والمشعة التي تميز المستعرات الأعظم "العادية" ، أظهر الطيف بصمات كيميائية فقط للهيدروجين والهيليوم. ومن الغريب أن ملاحظات المتابعة أظهرت أن المصدر بقي ساخنًا لأسابيع بعد اكتشافه ، بدلاً من البرودة كما تفعل عادة المستعرات العظمى.

كما اكتشفت التلسكوبات التي تراقب سطوع المصدر بعض الشذوذ: صعودًا ونزولًا "نتوءات" في سطوعها ، بالإضافة إلى تقلبات الأشعة السينية. معًا ، أشارت تلك الملاحظات إلى أن نوعًا من "المحرك" كان يحافظ على استمرار الانفجار لأسابيع وأسابيع. مصدر المحرك غير واضح. فهم طبيعة المحرك أمر أساسي في النقاش الدائر.

قزم أبيض سيئ الحظ؟

إذا كان AT2018cow حدثًا لتعطيل المد والجزر ، كان سيتعين عليه أن يكون قزمًا أبيض من الهيليوم يواجه ثقبًا أسود متوسط ​​الكتلة. هذا على عكس أحداث اضطراب المد والجزر الأخرى التي شوهدت حتى الآن.
صوفيا دانييلو / NRAO / AUI / NSF

وقال إيمي لين (جامعة ماريلاند وناسا غودارد) إن أحد الخيارات هو أن النجم اقترب من الثقب الأسود وتمزقه الأحجار. واستخدم فريقها مرصد نيل جيريلز السريع في ناسا لمراقبة فيضان الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي الصادر عن الانفجار.

ظهر البقرة فجأة لدرجة أن النجم المقطوع كان يجب أن يكون صغيراً: قزم أبيض ، عادةً ما يكون بحجم الأرض ، مناسب للفاتورة. على وجه التحديد ، يجب أن يكون النجم ما يسمى "قزم أبيض الهيليوم" ، لأنها غنية بالهيدروجين والهيليوم وتفتقر إلى عناصر أثقل. علاوة على ذلك ، فإن الثقب الأسود الذي يقوم بالتقطيع يجب أن يكون أيضًا صغيرًا نسبيًا - بما يتراوح بين 100000 و 1 مليون ضعف كتلة الشمس - لذلك كان من الممكن أن يكون عضوًا في الطبقة المراوغة من الثقوب السوداء المتوسطة الكتلة.

ولكن هذه النظرية لديها فرك: وقع الانفجار في ذراع حلزونية من CGCG 137-068. لن يكون مفاجئًا العثور على سوبر نوفا في ذراع حلزونية ، ولكن وجود ثقب أسود متوسط ​​الكتلة غير متوقع. جادل لين بأن البقرة قد تعيش في مجرة ​​ساتلية أو كتلة نجمية كروية ، حيث من المرجح أن توجد ثقوب سوداء متوسطة الكتلة ، وقد تكون المحاذاة مع الذراع الحلزونية مجرد فرصة.

سوبر نوفا غريب؟

وبالمثل ، إذا كان AT2018cow في الواقع سوبر نوفا ، فهذا نوع غريب ، على عكس أي شيء رأيناه من قبل.
ناسا ، وكالة الفضاء الأوروبية ، ج. بيكون (STScI)

يمكن أن يعمل تفسير آخر أيضًا على شرح الملاحظات حتى الآن: مستعر أعظم غريب. من المسلم به أن الملاحظات غير نمطية بالنسبة إلى النجوم العادية المنفجرة ، لكن بعض علماء الفلك يعتقدون أن هذا قد يكون لظروف خاصة. في هذه الحالة ، ربما يكون علماء الفلك قد تطلعوا عبر الحطام المنفجر ليشهدوا في الواقع ولادة الثقب الأسود أو النجم النيوتروني في وسط الانفجار. وقال رافاييلا مارغوتي (جامعة نورث وسترن) إن هذا البحث سيملأ "فجوة المعرفة" الضخمة في مجتمع علم الفلك.

أحد الأدلة التي تشير إلى هذه الصورة هو أن طيف الأشعة السينية يظهر توقيع الحديد و "Compton Hump" ، وهو نتوء واسع يرتبط بأشعة إكس يعكس مادة أكثر برودة ، وأكثر كثافة. يمكن أن تأتي هذه التواقيع من ثقب أسود حديث الولادة يتغذى على مادة تسقط عليه.

توفر الملاحظات ذات الطول الأطول دليلًا إضافيًا على هذا الخط من التفكير. حظيت Anna Ho (Caltech) بفرصة نادرة لمراقبة انبعاث الموجات المليمترية من البقرة باستخدام صفيف Submillimeter Array في Mauna Kea ، هاواي. في المستعرات الأعظمية النموذجية ، تتلاشى هذه الانبعاثات بسرعة كبيرة ، قبل توفر وقت التلسكوب. وقال هو إن ملاحظات البقرة أظهرت أنها كانت في الواقع أكثر إشراقًا ، وظل البقرة ساطعة لعدة أسابيع قبل أن يتلاشى.

اقترح هو أن هذا الانبعاث يمكن أن يأتي من موجة صدمية مدفوعة بواسطة ثقب أسود أو محرك نجم نيوتروني ، حيث يتدفق إلى سحابة كثيفة من الغبار والغاز. بمجرد مرور موجة الصدمة ، كانت إشارة المقياس الفرعي قد انحرفت. هذه السحابة الكثيفة ، التي اقترحها كل من الأشعة السينية وملاحظات الطول الموجي ، هي ضربة ضد فكرة الثقب الأسود متوسطة الكتلة ، حيث لا يعتقد أن الثقوب السوداء المتوسطة موجودة في مثل هذه البيئات.

قد تكون الملاحظات الجارية والمستقبلية في نهاية المطاف قادرة على رؤية ما تبقى ، إن وجد ، من هذا الانفجار الغامض.

المراجع:

N. Paul M. Kuin، A. Lien، et al. "أطياف سريعة من AT2018cow: حدث اضطراب قزم مدّي أبيض؟" arXiv.org ، 2018 26 أغسطس.

دي بيرلي وآخرون. "إن AT2018cow سريع ، مضيئة فوق البنفسجية عابرة: سوبر نوفا ، أو تعطيل نجم من قبل ثقب أسود متوسط ​​الكتلة؟" لتظهر في الإشعارات الشهرية للجمعية الملكية الفلكية. (تتوفر قبل الطباعة هنا.)

ر. مارجوتي وآخرون. "مصدر أشعة X مضمن يضيء عبر AT2018cow غير الكروي: الكشف عن الأعمال الداخلية لأكثر العابرين ضوئيًا تطوراً بسرعة." arXiv.org ، 2018 25 أكتوبر.