المستعر الأعظم الذي استغرق 88 يومًا ليبلغ ذروته

علّم المستعر الأعظم 1987A الفلكيين أن نجمًا غنيًا بالهيدروجين يمكن أن ينفجر ثم يأخذ وقته: فبدلًا من أن يتوهّج خلال بضعة أيام، ازداد سطوعه ببطء على مدى نحو 100 يوم. وصار النموذج الأولي لعائلة صغيرة هي المستعرات العظمى «الشبيهة بـ87A»، المعروف منها نحو 30، أي قرابة 1.4% من جميع النجوم المنهارة.

وفي السنوات الأخيرة، عثرت مسوح السماء الواسعة على بضعة أفراد متطرفين من هذه العائلة، أكثر سطوعًا وأطول بقاءً من البقية بكثير. ويصعب تفسيرها بالآلية المعتادة، التي تقوم فيها النيوترينوات المنبعثة من النجم النيوتروني الوليد بتفجير النجم.

عملاق بطيء

في 11 مايو 2023، رصد مرفق زفيكي للأحداث العابرة في كاليفورنيا مصدرًا جديدًا في مجرة صغيرة عند انزياح نحو الأحمر قدره 0.1020، أي على بُعد نحو 485 ميغافرسخًا فلكيًا، أو 1.6 مليار سنة ضوئية. وقد تابع هذا المصدر، الذي سُمّي SN 2023iop، فريقٌ دولي بقيادة ستيف شولتزه، من معهد وايزمان للعلوم في إسرائيل، لأكثر من 600 يوم، بتلسكوبات تمتد من الأشعة فوق البنفسجية إلى الموجات الراديوية.

• استغرق 88 يومًا على الأقل ليبلغ ذروته، والصعود الحقيقي كان أطول، لأنه رُصد وهو في طور الارتفاع بالفعل.
• وبلغ عند الذروة قدرًا مطلقًا قدره −20.1: أي أسطع بنحو 0.9 قدر من صاحب الرقم القياسي السابق في عائلته، OGLE-73، وأسطع من SN 1987A بـ3.7 إلى 4.0 أقدار. وعلى هذا المقياس، تعني القيمة الأدنى سطوعًا أكبر، ويعادل كل قدر عاملًا قدره نحو 2.5.
• وأشعّ ما لا يقل عن 4.3 × 10⁵⁰ إرغ، والأرجح أقرب إلى 10⁵¹ — والإرغ وحدة طاقة ضئيلة جدًا، ومع ذلك فهذا يعادل ما تشعّه الشمس في بضعة مليارات من السنين.
• تبدو أطيافه مثل أطياف مستعر أعظم عادي غني بالهيدروجين، لكنها تتغير ببطء شديد. فبعد نحو عام من الذروة، لم يكن SN 2023iop قد دخل بعد المرحلة التي يصبح فيها الغلاف شفافًا فتظهر خطوط اللبّ، وهي مرحلة بلغها SN 1987A في نحو 100 يوم.

SN 2023iop (بالأسود) مقارنةً بـSN 1987A وSN 2018hna والحدثين المتطرفين OGLE-73 وSN 2020faa والمستعرات العظمى الشبيهة بـ87A من مسح ZTF (بالرمادي): أسطع منها جميعًا وأعرض. — الشكل 18، شولتزه وآخرون (2026)، arXiv:2610.27312.

طاقة أكبر مما تقدر عليه النيوترينوات

للانفجار الذي تحرّكه النيوترينوات ميزانية ثابتة: يطلق النجم النيوتروني الوليد نحو 3 × 10⁵³ إرغ، وتحوّل المحاكاة نحو 1% منها إلى حركة، ولا يشعّ المستعر الأعظم العادي سوى نحو 10⁴⁹ إرغ. ولمجاراة SN 2023iop، يجب أن تكون السلسلة كلها أكفأ بنحو 50 مرة، وهو ما كان سيظهر في مقذوفات أسرع أو في آثار اصطدام بالغاز المحيط. ولا يُرى أيٌّ منهما.

ويعطي منحنى الضوء دليلين آخرين. فالصعود البطيء يعني أكثر من 12 كتلة شمسية من المادة المقذوفة. ولو كانت الذروة تستمد طاقتها من النيكل-56 المشعّ، كما في كثير من المستعرات العظمى، لتطلّب ذلك نحو 2.2 كتلة شمسية منه، وهو ما يتجاوز ما يمكن لانفجار تحرّكه النيوترينوات أن يصنعه. ويشدّد المؤلفون على أن هذا حدّ أعلى، لا يصحّ إلا إذا كان النشاط الإشعاعي هو المهيمن.

بصمة النيكل

ظهر الدليل الأبلغ متأخرًا. فبحلول اليوم 326 بعد الذروة، كان قد نشأ في الطيف نتوء ثانٍ قرب 7300 أنغستروم، لم يكن موجودًا حتى اليوم 140. ويحدّده الفريق، بصورة مبدئية، على أنه خط لـالنيكل-58 المستقر، ما يعني وجود نحو 0.017 كتلة شمسية منه إذا كان الغاز عند 5000 كلفن، وعشرة أضعاف ذلك إذا كان عند 3000 كلفن.

وتكمن أهمية ذلك في أن النجوم المنهارة العادية تُنتج نحو عُشر هذا القدر. ولا تُبلَغ مثل هذه الكميات إلا في نماذج المستعرات العظمى الناتجة عن عدم استقرار الأزواج (pair-instability supernovae) التي يتجاوز لبّها الهيليومي مئة شمس. وتُفتح هذه القناة لألباب هيليومية بين 65 و130 شمسًا: إذ تتكوّن فيها أزواج من الإلكترونات والبوزيترونات على حساب الفوتونات التي تسند اللبّ؛ فإذا سُلب هذا الضغط، انكمش اللبّ وسخن وانفلت الاندماج كله في آن واحد، بما يكفي لتمزيق النجم بأكمله. ولا يُظهر أيٌّ من المستعرات العظمى المستخدمة للمقارنة هذا النتوء.

ما يتوافق وما لا يتوافق

يطابق نموذج منشور لانفجار ناتج عن عدم استقرار الأزواج في عملاق أحمر فائق كتلته 190 كتلة شمسية الصعودَ والذروة والأطياف على نحو لافت، حتى 150 يومًا بعد الذروة. ثم يخفق: إذ يخفت النموذج مع اضمحلال الكوبالت-56، بنحو قدر واحد كل 100 يوم، بينما لم يخفت SN 2023iop إلا بـ0.2 قدر كل 100 يوم، فظلّ أسطع من النموذج بما يصل إلى 3.5 أقدار في الأزرق (0.7 في الأحمر)، وأكثر ميلًا إلى الزرقة منه.

SN 2023iop (النقاط السوداء) مقارنةً بنموذجين لعدم استقرار الأزواج بكتلة 190 كتلة شمسية في ثلاثة ألوان: يتتبّع نموذج العملاق الأحمر الفائق (الخط الأحمر) البيانات حتى نحو 150 يومًا بعد الذروة، ثم يهبط دونها. — الشكل 13 (اللوحات العليا)، شولتزه وآخرون (2026)، arXiv:2610.27312.

واختبر الفريق البدائل. فالصدى الضوئي، أي غبار يعكس الذروة السابقة، يستبعده التطور السلس للأطياف. والمادة المتساقطة عائدةً على ثقب أسود أو نجم نيوتروني مركزي تعطي الشكل العام الصحيح لكن لا تعطي الألوان. أما الاصطدام بغاز طرحه النجم قبل موته، مخبّأ في قرص، فممكن من حيث الطاقة، وقد يوفّر التوهج المتأخر من دون أن يترك الخطوط الضيقة المعتادة. ويشير دليلان آخران إلى نجم غير عادي: ضوء مستقطب بنسبة 0.8–1.0%، وهي علامة على انفجار غير متناظر، ومجرة مضيفة قزمة كتلتها نحو 150 مليون كتلة شمسية، يُرجَّح أنها فقيرة بالعناصر الثقيلة، وهو شرط ليحتفظ نجم بلبّ هائل كهذا.

تحذير بشأن الكون البعيد

يخلص المؤلفون إلى أن انفجارًا ناتجًا عن عدم استقرار الأزواج هو السيناريو الأرجح، وأن الفائض المتأخر تغذّيه تفاعلات خفية. وهم واضحون بشأن الحدود: فتحديد النيكل يستند إلى خط طيفي واحد ويحتاج إلى تأكيد، وSN 2023iop «يبدو أنه يتطلب أكثر من» مصدر واحد للطاقة.

ويستخلصون كذلك درسًا للمسوح المستقبلية. فالسلوك المتأخر الغريب لـSN 2023iop سيكون غير مرئي على مسافات أبعد: دون حدّ الصور المفردة لمرصد روبن فيما وراء انزياح نحو الأحمر قدره 0.3، ودون حدود مسوح جيمس ويب فيما وراء انزياح نحو الأحمر بين 2 و6. ولو رُئي من بعيد، لصُنّف مرشّحًا لعدم استقرار الأزواج «من دون تحفّظ». ولذا قد تبدو المرشّحات البعيدة أنقى مما هي عليه. وستبحث أرصاد معتمدة بتلسكوب جيمس ويب الفضائي في SN 2023iop عن الغبار وعن خطوط الأشعة تحت الحمراء التي قد تفصل بين السيناريوهات.