اكتشاف فلكي مذهل!.. نجم قديم انفجر بطريقة غير متوقعة وغيّر قوانين الفلك

تم اكتشاف نجم غريب في مجرة درب التبانة يحمل توقيعًا كيميائيًا فريدًا، يشير إلى أنه نشأ من بقايا نجم عملاق. يُعرف هذا النجم باسم J0931+0038، ويتميز بتركيبه الكيميائي الغريب الذي يوحي بأنه ناتج عن نجم ضخم، كانت كتلته لا تقل عن 50 مرة كتلة الشمس. ويُعتقد أن هذا النجم الأصلي شهد تخليقًا نوويًا قبل أن يتحول إلى مستعر أعظم.

الغريب في الأمر أن النظرية الفلكية الحالية تقترح أن نجمًا بهذه الضخامة يجب أن ينهار مباشرة إلى ثقب أسود عند نهاية حياته، بدلاً من المرور بمرحلة مستعر أعظم وترك وفرة من العناصر الغريبة. وفقًا للبروفيسور أليكس جي من جامعة شيكاغو ومسح سلون الرقمي للسماء (SDSS)، الذي قاد هذا البحث، هذا الاكتشاف لم يُشاهد من قبل. يقول البروفيسور جي: "مهما حدث في ذلك الوقت، لابد أنه كان مذهلاً. لقد أطلقنا على النجم الأصلي لقب 'نجم باربنهايمر' نظرًا لتخليقه النووي المذهل."

يُعتبر إنتاج العناصر في الكون مسؤولية النجوم. بعد الانفجار الكبير الذي حدث قبل حوالي 13.8 مليار سنة، وعندما برد الكون بما يكفي لتشكيل الذرات، امتلأ الفضاء بغاز يتكون بشكل رئيسي من الهيدروجين مع كمية قليلة من الهيليوم. هذه هي المواد التي شكلت النجوم الأولى في الكون.

النجوم تعمل بمثابة مصانع للعناصر الكيميائية في الكون، حيث تتم عملية تكوين عناصر جديدة من خلال عملية تسمى التخليق النووي. هذه العملية تحدث في قلب النجوم، حيث تتحد الذرات لتكوين عناصر أثقل من خلال عملية الاندماج النووي.

مع ذلك، يوجد حد لهذا الاندماج؛ عندما يصل النجم إلى إنتاج الحديد، يتوقف التخليق النووي لأن دمج الحديد لتكوين عناصر أثقل يستهلك طاقة أكثر مما يولده. في هذه المرحلة، يبدأ النجم بالتقدم نحو نهاية دورة حياته.

تتشكل العناصر الأثقل من الحديد في البيئات النشطة للغاية للمستعرات العظمى، التي تنشأ عند انفجار النجوم. خلال هذه العمليات الدرامية، لا يتم فقط تشكيل عناصر جديدة، بل يتم أيضًا دفع هذه العناصر إلى الفضاء الخارجي، حيث تساهم في تشكيل الأجيال التالية من النجوم.

التركيب الكيميائي للنجوم يمكن أن يكشف الكثير عن تاريخها وعمرها. النجوم الأحدث، على سبيل المثال، تحتوي على كمية أكبر من العناصر الأثقل من الهيليوم مقارنة بالنجوم الأقدم. كما توفر العناصر المختلفة الموجودة في نجم معين دلائل عن النجوم السابقة التي تكونت فيها هذه العناصر الثقيلة في البداية.

J0931+0038 هو نجم عملاق أحمر منخفض الكتلة يقع في منطقة تقريبًا كروية تُعرف بالهالة المجرية، المحيطة بقرص مجرة درب التبانة. الهالة المجرية معروفة بأنها موطن للعديد من النجوم القديمة والغريبة، مما يجعلها مكانًا مثاليًا لعلماء الفلك للبحث عن أدلة تتعلق ببدايات الكون.

تم رصد J0931+0038 لأول مرة بواسطة مسح سلون الرقمي للسماء (SDSS) في عام 1999، ولكن لم يتم التقاط ألوانه في ذلك الوقت. في عام 2019، تمكن العلماء من الحصول على طيف كامل للضوء الصادر من النجم، مما سمح لهم بتحليل تركيبه الكيميائي بشكل دقيق. يمكن للعناصر المختلفة امتصاص وإعادة إصدار الضوء بأطوال موجية مميزة، مما يساعد في تحديد التركيب الكيميائي للنجم.

تحليل طيف J0931+0038 كشف عن تركيبة كيميائية فريدة لم يسبق لها مثيل. هذا النجم يعرض ندرة غير متوقعة في العناصر ذات الأرقام الذرية الفردية مثل الصوديوم والألومنيوم، في حين أنه غني بالعناصر القريبة من الحديد مثل النيكل والزنك. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت العناصر الأثقل من الحديد مثل السترونتيوم والبلاديوم وفرة أكبر بكثير مما هو متوقع.

عالمة الفلك جنيفر جونسون من جامعة ولاية أوهاي تشير إلى أنه من النادر رؤية هذه الميزات الكيميائية الفريدة في نجم واحد. بناءً على تحليلات الفريق، يعتقدون أن أغلب المعادن الموجودة في J0931+0038 جاءت من مصدر واحد: نجم عملاق كتلته تتراوح بين 50 إلى 80 مرة كتلة الشمس. هذا النجم الضخم انفجر وقذف مكوناته إلى الفضاء، تاركًا وراءه سحابة من المواد التي تشكل منها في النهاية J0931+0038.

هذه الأحداث المتتابعة من تكوين واكتشاف J0931+0038 تقدم نظرة ثاقبة على العمليات النووية الكونية وتطور النجوم. تؤكد هذه الاكتشافات على التعقيد والتنوع في تطور النجوم وتكوين العناصر في الكون، وتوفر فرصة فريدة لفهم أفضل لتاريخ الكون المبكر وتشكيل العناصر الكيميائية.

ما يثير الدهشة في حالة النجم J0931+0038 هو أن نجمًا بهذا الحجم الهائل عادة ما يتوقع العلماء أن ينهار بفعل الجاذبية إلى داخله، بدلاً من أن ينفجر إلى الخارج. هذه الظاهرة تتعارض مع النماذج الفلكية الحالية وتشكل جزءًا من لغز أكبر.

عالمة الفلك سانجانا كيرتس من جامعة كاليفورنيا، بيركلي، التي كانت جزءًا من الفريق البحثي، تشير إلى التحدي الذي يمثله هذا الاكتشاف. تقول كيرتس: "من المثير للاهتمام أنه لا يوجد نموذج حالي لتكوين العناصر يمكنه تفسير ما نراه". توضح أن الأمر لا يتعلق فقط بتعديل بسيط في النماذج الحالية؛ إنما النمط الكامل للعناصر يبدو تقريبًا متناقضًا مع المفاهيم الراسخة.

هذا اللغز يظل بلا جواب حتى الآن. يبدو أن الطريقة الوحيدة لفك شفرته هي من خلال العثور على المزيد من هذه النجوم الغريبة ونمذجة تكوينها. فقط عبر هذه الجهود يمكن أن نكتشف كيف عاش نجم "باربنهايمر"، وكيف مات، وكيف ترك وراءه إرثًا من الألغاز التي ستحير العلماء لعقود قادمة.