موجتا جاذبية تفصل بينهما 7 ساعات، ومستعر أعظم

حين ينهار نجم ضخم، ينفجر في صورة مستعر أعظم (supernova) ويترك وراءه نجمًا نيوترونيًا أو ثقبًا أسود. وإذا كانت هذه البقية في نظام ثنائي مناسب، فقد تندمج يومًا مع رفيق لها وترسل موجات جاذبية عبر الكون. لكن ذلك اليوم يأتي عادةً بعد الانفجار بزمن طويل: بعد نحو 100,000 سنة على الأقل. الانهيار أولًا، والاندماج بعد ذلك بكثير — تلك هي الصورة المعيارية.

وقد بدأت أرصاد حديثة تُشوّش هذه الصورة. فبعض دفقات أشعة غاما تبدو اندماجًا وانهيارًا في آن واحد، ونوقش في عام 2025 مستعران أعظمان من «النوع IIb» — وهي انفجارات لنجوم جُرّدت من معظم هيدروجينها — إلى جانب مرشّحين خافتين لموجات الجاذبية، من دون أي استنتاج حاسم. وثمة فكرة قد تفسّر مثل هذه الحالات: في نجم سريع الدوران ينهار، قد يتفتّت إلى شظايا القرصُ الكثيف من المادة الذي يدور حول الثقب الأسود الوليد، ثم تندمج هذه الشظايا بعضها ببعض أو تسقط في الثقب الأسود في غضون ساعات.

بحث في الأرشيف

انطلق فريق يضم شنغ يانغ (Sheng Yang)، من أكاديمية خنان للعلوم في الصين، وزونغ-هونغ تشو (Zong-Hong Zhu)، من جامعة بكين للمعلمين، و23 زميلًا في الصين وتايوان والولايات المتحدة وأستراليا وإيطاليا والسويد، في بحث منهجي. فأخذ الإنذارات العامة التي أصدرتها كواشف LIGO وVirgo وKAGRA من أبريل 2019 إلى يناير 2025 — منها 43 إنذارًا ينطوي على احتمال ما لوجود نجم نيوتروني — و676 مستعرًا أعظم مجرّدًا رصدها مرفق زفيكي للظواهر العابرة (Zwicky Transient Facility). وبحث عن مستعرات عظمى تقع داخل رقعة السماء الخاصة بإنذار ما وتبلغ ذروتها بعد 10 إلى 30 يومًا منه.

أسفر البحث عن تطابقين — كلاهما مع المستعر الأعظم نفسه، SN 2019rsq. فهو يربط بين إنذارين من 10 سبتمبر 2019: S190910d، ثم S190910h، بعد 7.1 ساعات. في ذلك الحين، أطلق كل إنذار متابعته الخاصة؛ ولم يُكتشف المستعر الأعظم إلا بعد أسابيع. ولم يظهر الثلاثي إلا عند النظر إلى الوراء.

تتداخل رقعتا السماء الخاصتان بـS190910d (بالرمادي) وS190910h (بالبرتقالي) حيث يقع SN 2019rsq (المربع الأحمر، ومجرّته في أعلى اليمين)؛ وفي أسفل اليمين، يتوافق نطاقا المسافة الخاصان بهما مع مسافة المستعر الأعظم البالغة 140.6 ميغافرسخ (الخط الأحمر). — الشكل 1، Yang وآخرون (2026)، arXiv:2611.00440.

ما مدى ندرة هذا الزوج؟

تحدث فعلًا إنذارات متقاربة في الزمن. لكن رقعتي السماء تتداخلان أيضًا في ثلاثة أبعاد: فنطاقا المسافة يتوافقان أحدهما مع الآخر ومع مسافة المستعر الأعظم، 140.6 ميغافرسخ. ولقياس مدى غرابة ذلك، خلط الفريق تواريخ الإنذارات عشوائيًا مليون مرة. فظهر زوج لا علاقة بين إشارتيه، بهذا القرب في الزمان والمكان، باحتمال قدره 7.6 × 10⁻⁵، أي نحو واحد من 13,000. ومن بين الإنذارات الـ43، وقعت عشرة أزواج في حدود 5 أيام أحدها من الآخر، لكن ثلاثة فقط تداخلت في الأبعاد الثلاثة، وهذا الزوج جمع أقصر مهلة مع أكبر تداخل.

أما المستعر الأعظم وحده، في المقابل، فليس مفاجئًا: فاحتمال أن ينفجر مستعر أعظم من النوع IIb لا علاقة له بالإشارتين في ذلك الحجم وفي ذلك الوقت يبلغ نحو 35%. فالشذوذ هو زوج الإشارات؛ والمستعر الأعظم يوفّر النجم المنهار الذي قد يربط بينهما.

كلتا الإشارتين ضعيفة. وعند إعادة تحليلهما، تبدو كلتاهما إشارة حقيقية وتعلوان فوق ضجيج الخلفية في البيانات المحيطة، لكن لا تُعدّ أيّ منهما رصدًا موثوقًا. وكان فريق مستقل قد استعاد الأولى من قبل، باحتمال 58% أن يكون أصلها فيزيائيًا فلكيًا.

ما تقوله كل إشارة

تحمل الإشارات كتل الأجسام المندمجة. ويبدو S190910d غير متوازن بشدة: نحو 34 كتلة شمسية مع شريك يبلغ نحو 3. أما S190910h فخفيف: نحو 2.5 و1.3 كتلة شمسية، وهو أمر نموذجي للنجوم النيوترونية.

اكتشف مسح Pan-STARRS المستعرَ الأعظم SN 2019rsq في 1 أكتوبر 2019، وقد بلغ ذروته بعد نحو 24 يومًا من الإشارة الأولى — وهو زمن صعود عادي لمستعر أعظم من النوع IIb إذا كان النجم قد انهار في تلك اللحظة. ولا تستطيع البيانات تأريخ الانفجار بدقة، لكن النماذج التي تضعه في حدود ثلاثة أيام من S190910d تعيد إنتاج ضوئه. والمستعر الأعظم من النوع السريع، ويقع على ذيل مدّي لمجرّة مضطربة تكوّن النجوم.

نجم واحد، واندماجات عدة؟

السيناريو المقترح: نجم دوّار ينهار إلى ثقب أسود يتفتّت قرصه (1)؛ وشظية كتلتها 3 كتل شمسية تسقط في الثقب الأسود ذي الـ34 كتلة شمسية، وهذا هو S190910d (2)؛ وشظيتان خفيفتان تندمجان بعد 7.1 ساعات، وهذا هو S190910h (3)؛ وقد تُنتج لقاءات لاحقة إشارات متأخرة (4). — الشكل 4، Yang وآخرون (2026)، arXiv:2611.00440.

يقترح الفريق أصلًا مشتركًا. نجم ضخم سريع الدوران ينهار إلى ثقب أسود كتلته عشرات عدة من الكتل الشمسية، يحيط به قرص يتفتّت إلى شظايا. وشظية نمت حتى نحو 3 كتل شمسية تقترب في مسار حلزوني من الثقب الأسود المركزي حتى تسقط فيه: ذلك هو S190910d. وفي موضع آخر من القرص، تتزاوج شظيتان أخفّ وتندمجان: ذلك هو S190910h. وأزمنة الاقتراب الحلزوني المحسوبة — من نحو ساعة إلى ساعات عدة — تغطّي بسهولة الفاصل البالغ 7.1 ساعات.

ويلتزم الفريق الحذر. فالاحتمالات لا تأخذ في الحسبان كل عمليات البحث التي كان يمكن إجراؤها، ودفقة أشعة غاما طويلة رُصدت بعد خمسة أيام في المنطقة الواسعة نفسها لا تُحتسب دليلًا. ولم ترصد مسوح الراديو شيئًا، مما يجعل وجود نفث (jet) قوي وطويل الأمد مستبعدًا. وسواء أكان SN 2019rsq مصادفة نادرة أم المثال الأول لنجم أطلق عدة إشارات من موجات الجاذبية وهو يحتضر، فإن جولات الرصد المقبلة، مقرونةً بمسوح واسعة للسماء، ينبغي أن تبيّن ما إذا كانت مثل هذه التجمّعات ستظهر مرارًا.