الفلك

مستعر أعظم قريب من الأرض

مستعر أعظم قريب من الأرض

يوجد 51 نجمًا في نطاق 17 سنة ضوئية من الأرض (مصدر). إذا تحول أحد هذه النجوم إلى مستعر أعظم ، فكيف ستؤثر على الأرض؟


لا أحد من تلك النجوم تستطيع انطلق سوبرنوفا ، لذا فالسؤال هو إلى حد ما محل نقاش. إذا نظرت إلى التصنيفات ، فإن أكثرها إشراقًا هو Sirius A (نجم تسلسل A حتى) يمكنك الحصول على فكرة عن كتلته. إذا نظرت إلى صفحة المصدر الخاصة بك ، وقمت بربط التفسير ، ترى أن النجوم A تتراوح من 1.4 إلى 2.1 كتلة نجمية. من أجل الذهاب إلى مستعر أعظم ، تحتاج إلى حوالي تسع كتل شمسية. أقرب مستعر أعظم مرشح هو IK Pegasi (HR 8210) ، ويقع على مسافة 150 سنة ضوئية (وهذا النوع Ia). أقرب مرشح من النوع الثاني يمكنني التفكير فيه هو Spica ، التي تبعد 260 سنة ضوئية. على الرغم من أن هذه القائمة لا تشمل Spica ، ولديها أقرب نوع II مثل Betelgeuse ، على بعد 640 سنة ضوئية.

في كتابه، الموت من السماء، الدكتور فيل بليت (عالم فلك محترف ، كاتب ، محاضر ، إلخ) يغطي بالضبط ما سيحدث للأرض إذا كان نجم قريب فعلت الذهاب سوبرنوفا ، وهي ليست جميلة. في الأساس ، سيؤدي ذلك إلى تجريدنا من طبقة الأوزون الخاصة بنا وتحويل الطبقة العليا من غلافنا الجوي إلى طبقة ضبابية بنية متسخة ، مما يسمح بدخول الكثير من الأشعة فوق البنفسجية التي من شأنها تدمير العوالق والحياة النباتية ، وستكون ضارة جدًا لجميع أشكال الحياة. سطح - المظهر الخارجي. ومع ذلك ، بالنسبة للنوع الثاني ، يجب أن تكون حوالي 25 سنة ضوئية أو أقرب للتأثير علينا. أسلوب كتابة الدكتور بليت موجه إلى حد كبير للقارئ العادي ، ويشرح الأشياء بنبرة محادثة للغاية ، لذلك أقترح بشدة أن تحصل على الكتاب وقراءته. سيخبرك بالضبط بما يمكن توقعه ، ويخبرك أيضًا بالضبط لماذا لا داعي للقلق.

بعد كل ما قيل ، هناك شيئان في كتابه قد ترغب في اعتبارهما أكثر احتمالا من المستعر الأعظم. GRB من Eta Carinae ، أو اصطدام كويكب. هذا الأخير قد يكون لدينا في الواقع التكنولوجيا التي يجب التخلص منها كمصدر للقلق ، لذلك نحن لا نقوم بعمل سيء للغاية!


فقط للإضافة إلى الإجابة أعلاه ، يمكن للعلماء وضع افتراضات حول كيفية تأثر الأرض بمستعر أعظم قريب ، لا سيما بأحد التأثيرات الرئيسية ، كما ذكر في إجابة لاريان - انفجار أشعة غاما.

وفقًا للمقال "هل أدى انفجار أشعة جاما إلى الانقراض الجماعي لأوردوفيشي؟" (Melott et al. 2004) ، تعتبر GRB مساهماً محتملاً في الانقراض الجماعي الذي حدث منذ حوالي 440 مليون سنة. الآليات المحتملة 2 للانقراض الجماعي التي ناقشها المؤلفون هي:

  • زيادة الأشعة فوق البنفسجية التي تصل السطح نتيجة نضوب طبقة الأوزون

  • زيادة إنتاج ضباب ثاني أكسيد النيتروجين الذي من شأنه أن يتسبب في تبريد عالمي (كما لوحظ أنه أيضًا عامل مساهم في انقراض Ordovician).


انفجارات سوبر نوفا بالقرب من الأرض: الأدلة والآثار والفرص

يوجد الآن دليل تجريبي قوي على انفجار مستعر أعظم واحد على الأقل خلال 100 قطعة من الأرض خلال ملايين السنين القليلة الماضية ، من قياسات النظير قصير العمر 60Fe في عينات واسعة من أعماق المحيطات ، وكذلك في الثرى القمري والأشعة الكونية .

هذا هو أول مثال ثابت لحدث فيزيائي فلكي محدد مؤرخ خارج النظام الشمسي له تأثير قابل للقياس على الأرض ، ويقدم تحقيقات جديدة للتطور النجمي ، والفيزياء الفلكية النووية ، والفيزياء الفلكية للجوار الشمسي ، ومصادر الأشعة الكونية والتسارع ، الرسول علم الفلك وعلم الأحياء الفلكي. تصل الروابط متعددة التخصصات على نطاق واسع لتشمل الفيزياء الشمسية والجيولوجيا والبيولوجيا التطورية.

تتضمن أهداف المستقبل تحديد طبيعة وموقع انفجارات المستعر الأعظم القريبة من الأرض ، والبحث عن أدلة للآخرين ، والبحث عن نظائر أخرى قصيرة العمر مثل 26Al و 244Pu. المعلومات الفريدة التي توفرها الاكتشافات الجيولوجية والقمرية لـ 60Fe المشعة لتقييم انفجارات المستعر الأعظم القريبة تجعل الآن وقتًا مقنعًا لمجتمع علم الفلك للدعوة إلى دعم برامج البحوث متعددة التخصصات والشاملة.


الأحداث الماضية

تُظهِر الأدلة المستمدة من المنتجات الوليدة للنظائر المشعة قصيرة العمر أن المستعر الأعظم القريب ساعد في تحديد تكوين النظام الشمسي قبل 4.5 مليار سنة ، وربما تسبب في تشكيل هذا النظام. [8] أدى إنتاج سوبر نوفا للعناصر الثقيلة على مدى فترات فلكية من الزمن إلى جعل كيمياء الحياة على الأرض ممكنة.

في عام 1996 ، افترض علماء الفلك في جامعة إلينوي في أوربانا شامبين أن آثار المستعر الأعظم السابقة يمكن اكتشافها على الأرض في شكل توقيعات نظائر معدنية في طبقات الصخور. بعد ذلك ، تم الإبلاغ عن تخصيب الحديد -60 في صخور أعماق المحيط الهادئ من قبل باحثين من الجامعة التقنية في ميونيخ. [9] [10] [11] تم العثور على 23 ذرة من نظير الحديد هذا في أعلى 2 سم من القشرة ، ويعود تاريخ هذه الذرات إلى آخر 13 مليون سنة أو نحو ذلك. تشير التقديرات إلى أن المستعر الأعظم يجب أن يكون قد حدث في آخر 5 ملايين سنة وإلا كان لابد أن يحدث بالقرب من النظام الشمسي لتفسير وجود الكثير من الحديد -60 الذي لا يزال موجودًا هنا. من المحتمل أن يكون حدوث سوبرنوفا قريبًا جدًا قد تسبب في انقراض جماعي ، وهو ما لم يحدث في ذلك الإطار الزمني. [12] يبدو أن كمية الحديد تشير إلى أن المستعر الأعظم كان على بعد أقل من 30 فرسخ فلكي. من ناحية أخرى ، قدر المؤلفون تواتر المستعرات الأعظمية على مسافة أقل من د (لصغير معقول د) حول (د/ 10 قطعة) 3 لكل Ga ، مما يعطي احتمالًا بنسبة 5٪ فقط لمستعر أعظم في غضون 30 جهاز كمبيوتر في آخر 5 ملايين سنة. يشيرون إلى أن الاحتمال قد يكون أعلى لأن نظامنا الشمسي يدخل ذراع الجبار لمجرة درب التبانة.

أدريان إل ميلوت وآخرون. قدر أن انفجارات أشعة غاما من انفجارات سوبرنوفا "قريبة بشكل خطير" تحدث مرتين أو أكثر لكل مليار سنة ، وقد تم اقتراح هذا كسبب لانقراض أوردوفيشي ، والذي أدى إلى وفاة ما يقرب من 60 ٪ من الحياة المحيطية على الأرض . [13]

في عام 1998 ، تم العثور على بقايا مستعر أعظم ، RX J0852.0-4622 ، أمام (على ما يبدو) من بقايا المستعر الأعظم Vela الأكبر. [14] تم اكتشاف أشعة جاما الناتجة عن اضمحلال التيتانيوم -44 (نصف العمر حوالي 60 عامًا) المنبثقة منه ، [15] مما يدل على أنه يجب أن يكون قد انفجر مؤخرًا إلى حد ما (ربما حوالي 1200 م) ، ولكن لا يوجد تاريخ تاريخي سجل منه. يشير تدفق أشعة جاما والأشعة السينية إلى أن المستعر الأعظم كان قريبًا نسبيًا منا (ربما 200 فرسخ فلكي أو 660 ليلي). إذا كان الأمر كذلك ، فهذا حدث مفاجئ لأن المستعرات الأعظمية على بعد أقل من 200 فرسخ فلكي يُقدر أنها تحدث أقل من مرة واحدة لكل 100000 عام. [11]

في عام 2009 ، وجد الباحثون نترات في قلب الجليد من القارة القطبية الجنوبية في أعماق تتوافق مع المستعرات الأعظمية المعروفة لعامي 1006 و 1054 م ، وكذلك من حوالي 1060 م. تشكلت النترات على ما يبدو من أكاسيد النيتروجين الناتجة عن أشعة غاما من المستعرات الأعظمية. يجب أن تكون هذه التقنية قادرة على اكتشاف المستعرات الأعظمية التي تعود إلى آلاف السنين. [16]


المستعرات الأعظمية القريبة أمطرت الأرض بالحطام المشع منذ 2 إلى 8 ملايين سنة

عثر فريقان بحثيان دوليان على أدلة على سلسلة من انفجارات السوبرنوفا "القريبة من الأرض" ، والتي أمطرت كوكبنا بالحطام المشع. نشر كلا الفريقين النتائج التي توصلوا إليها في ورقتين منفصلتين في المجلة طبيعة.

تُظهر هذه الصورة الملونة الزائفة Cassiopeia A ، وهي بقايا مستعر أعظم من النوع IIb. رصيد الصورة: NASA / JPL-Caltech.

أثبت أحد الفرق ، بقيادة الدكتور أنطون فالنر من الجامعة الوطنية الأسترالية ، وجود رواسب قاع البحر القديمة من نظائر الحديد -60 ، وتعقب مصدرها إلى مستعرات أعظم تحدث على بعد 325 سنة ضوئية من الأرض.

قدر العلماء أيضًا أوقات انفجار هذه المستعرات الأعظمية ، وعزلوا حدثين: أحدهما منذ 1.7 إلى 3.2 مليون سنة ، والآخر منذ حوالي 8 ملايين سنة.

وجدوا الحديد -60 المشع في عينات الرواسب والقشرة المأخوذة من المحيط الهادئ والمحيط الأطلسي والهندي.

قال الدكتور Wallner: "تم تركيز الحديد -60 في فترة تتراوح بين 3.2 و 1.7 مليون سنة مضت".

"لقد فوجئنا جدًا بوجود حطام منتشر بوضوح على مدى 1.5 مليون سنة. إنه يشير إلى وجود سلسلة من المستعرات الأعظمية ، واحدة تلو الأخرى ".

"إنها مصادفة مثيرة للاهتمام أنها تتوافق مع وقت تبريد الأرض وانتقالها من العصر الجليدي إلى العصر الجليدي."

وجد د.النر والمؤلفون المشاركون أيضًا دليلًا على وجود الحديد -60 من مستعر أعظم قديم منذ حوالي 8 ملايين سنة ، بالتزامن مع التغيرات الحيوانية العالمية في أواخر العصر الميوسيني.

حدد الفريق الثاني ، برئاسة الدكتور ديتر بريتشفيردت من معهد برلين للتكنولوجيا ، مصدرًا محتملاً للمستعرات الأعظمية القديمة.

وقال العلماء: "المصدر المحتمل هو عنقود نجمي متقدم في السن ، والذي ابتعد منذ ذلك الحين عن الأرض".

"لم يتبق من العنقود نجوم كبيرة ، مما يشير إلى أنها انفجرت بالفعل على شكل مستعرات عظمى ، مما أدى إلى إلقاء موجات من الحطام"

قال البروفيسور أدريان ميلوت من جامعة كانساس ، والذي لم يشارك في البحث: "يثبت هذا البحث بشكل أساسي أن أحداثًا معينة حدثت في الماضي غير البعيد".

أ.النر وآخرون. 2016. المستعرات الأعظمية القريبة من الأرض التي تم فحصها عن طريق الترسيب العالمي للمشعة بين النجوم 60 Fe. طبيعة 532، 69-72 دوى: 10.1038 / nature17196

D. Breitschwerdt وآخرون. 2016. مواقع المستعرات الأعظمية الأخيرة بالقرب من الشمس من نمذجة نقل 60 Fe. طبيعة 532، 73-76 دوى: 10.1038 / طبيعة 17424


دليل على وجود مستعرات عظمى بالقرب من الأرض

مرة كل 50 عامًا ، تقريبًا أو أقل ، ينفجر نجم ضخم في مكان ما في مجرة ​​درب التبانة. الانفجار الناتج قوي بشكل مرعب ، حيث يضخ طاقة في جزء من الثانية أكثر مما تنبعث من الشمس في مليون سنة. في ذروته ، يمكن للمستعر الأعظم أن يتفوق على مجرة ​​درب التبانة بأكملها.

يبدو من الواضح أنك لا تريد انفجار مستعر أعظم بالقرب من الأرض. ومع ذلك ، هناك أدلة متزايدة على أن أحدهم فعل ذلك - في الواقع ، أكثر من واحد. منذ حوالي 10 ملايين سنة ، انفجرت مجموعة قريبة من المستعرات الأعظمية مثل الفشار. نعلم لأن الانفجارات أحدثت فقاعة هائلة في الوسط بين النجوم ، ونحن بداخلها.

يطلق عليها علماء الفلك اسم "الفقاعة المحلية". إنه على شكل الفول السوداني ، يبلغ طوله حوالي 300 سنة ضوئية ، ولا يكاد يكون مليئًا بأي شيء. الغاز داخل الفقاعة رقيق جدًا (0.001 ذرة لكل سنتيمتر مكعب) وساخن جدًا (حوالي مليون درجة) - وهو انحراف حاد عن المواد البينجمية العادية.

تم اكتشاف الفقاعة المحلية تدريجياً في السبعينيات والثمانينيات. بحث علماء الفلك البصري والراديو بعناية عن الغاز بين النجوم في الجزء الخاص بنا من المجرة ، لكنهم لم يتمكنوا من العثور على الكثير في المناطق المجاورة للأرض. في هذه الأثناء ، كان علماء الفلك بالأشعة السينية يلقون أول نظرة على السماء باستخدام صواريخ سبر وأقمار صناعية ، والتي كشفت عن وهج للأشعة السينية بمليون درجة قادم من جميع الاتجاهات. كل ذلك يضاف إلى وجود الأرض داخل فقاعة من الغاز الساخن المنبعث من النجوم المتفجرة.

ومع ذلك ، لم يتفق جميع الباحثين.

يقول ف.سكوت بورتر من مركز جودارد لرحلات الفضاء: "خلال العقد الماضي ، عارض بعض العلماء تفسير [المستعر الأعظم] ، مما يشير إلى أن معظم أو كل الخلفية الناعمة المنتشرة للأشعة السينية هي بدلاً من ذلك نتيجة لتبادل الشحنات". .

"تبادل الشحنات": يحدث بشكل أساسي عندما تتلامس الرياح الشمسية المشحونة كهربائيًا مع غاز محايد. يمكن للرياح الشمسية أن تسرق الإلكترونات من الغاز المحايد ، مما ينتج عنه توهج للأشعة السينية يشبه إلى حد كبير التوهج الناتج عن مستعر أعظم قديم. لوحظ تبادل الشحنات عدة مرات في المذنبات.

إذن ، هل وهج الأشعة السينية الذي يملأ السماء علامة على "تبادل شحنات" سلمي في النظام الشمسي أم دليل على انفجارات مرعبة في الماضي البعيد؟

لمعرفة ذلك ، طور فريق دولي من الباحثين بما في ذلك بورتر بقيادة أستاذ الفيزياء ماسيميليانو جالياتزي في جامعة ميامي في كورال جابلز ، كاشفًا للأشعة السينية يمكنه التمييز بين الاحتمالين. تم تسمية الجهاز بـ DXL ، لانبعاثات الأشعة السينية المنتشرة من المجرة المحلية.

في 12 ديسمبر 2012 ، أطلقت DXL من White Sands Missile Range في نيو مكسيكو على قمة صاروخ السبر Black Brant IX التابع لناسا ، ووصلت إلى ذروة ارتفاع 160 ميلًا وقضت خمس دقائق فوق الغلاف الجوي للأرض. كان هذا هو كل الوقت الذي احتاجوه لقياس كمية الأشعة السينية "لتبادل الشحنات" داخل النظام الشمسي.

النتائج المنشورة على الإنترنت في المجلة طبيعة في 27 يوليو ، تشير إلى أن حوالي 40 بالمائة فقط من خلفية الأشعة السينية الناعمة تنشأ داخل النظام الشمسي. يجب أن يأتي الباقي من فقاعة محلية من الغاز الساخن ، بقايا المستعرات الأعظمية القديمة خارج النظام الشمسي.

من الواضح أن تلك المستعرات الأعظمية لم تكن قريبة بما يكفي لإبادة الحياة على الأرض - لكنها كانت قريبة بما يكفي لتلف نظامنا الشمسي في فقاعة من الغاز الساخن استمرت بعد ملايين السنين.

قال جالياتزي: "هذا اكتشاف مهم. [إنه] يؤثر على فهمنا لمنطقة المجرة القريبة من الشمس ، وبالتالي يمكن استخدامه كأساس لنماذج مستقبلية لهيكل المجرة."

يخطط Galeazzi والمتعاونون بالفعل للرحلة التالية لـ DXL ، والتي ستشمل أدوات إضافية لتوصيف أفضل للانبعاثات. الإطلاق المخطط له حاليًا في ديسمبر 2015.


مستعر أعظم قريب من الأرض

المستعر الأعظم القريب من الأرض هو انفجار ناتج عن موت نجم يحدث بالقرب من الأرض (أقل من 10 إلى 300 فرسخ فلكي (30 إلى 1000 سنة ضوئية) [2]) ليكون له تأثيرات ملحوظة على المحيط الحيوي للأرض .

تاريخيًا ، ارتبط كل انفجار مستعر أعظم قريب من الأرض بارتفاع درجة حرارة الأرض حوالي 3-4 درجات مئوية (5-7 درجات فهرنهايت). حدث ما يقدر بنحو 20 انفجار سوبرنوفا على مسافة 300 قطعة من الأرض على مدى 11 مليون سنة الماضية. من المتوقع أن تحدث انفجارات المستعر الأعظم من النوع الثاني في مناطق تشكل النجوم النشطة ، مع وجود 12 من ارتباطات OB ضمن 650 قطعة من الأرض. في الوقت الحاضر ، هناك ستة مستعر أعظم قريب من الأرض ضمن 300 جهاز كمبيوتر. [3]

في المتوسط ​​، يحدث انفجار مستعر أعظم خلال 10 فرسخ فلكي (33 سنة ضوئية) من الأرض كل 240 مليون سنة [أ] أشعة جاما مسؤولة عن معظم الآثار الضارة التي يمكن أن تحدثها المستعرات الأعظمية على كوكب أرضي حي. في حالة الأرض ، تحفز أشعة جاما التحلل الإشعاعي لثنائي الذرة N2 و O2 في الغلاف الجوي العلوي ، وتحويل النيتروجين الجزيئي والأكسجين إلى أكاسيد النيتروجين ، مما يؤدي إلى استنزاف طبقة الأوزون بما يكفي لتعريض السطح للإشعاع الشمسي والكوني الضار (الأشعة فوق البنفسجية بشكل أساسي). سوف تتأثر مجتمعات العوالق النباتية والشعاب المرجانية بشكل خاص ، مما قد يؤدي إلى استنفاد قاعدة السلسلة الغذائية البحرية بشدة.

يناقش Odenwald [6] التأثيرات المحتملة لمستعر أعظم منكب الجوزاء على الأرض وعلى سفر الإنسان إلى الفضاء ، وخاصة تأثيرات تيار الجسيمات المشحونة التي قد تصل إلى الأرض بعد حوالي 100000 عام من الضوء الأولي والإشعاع الكهرومغناطيسي الآخر الناتج عن انفجار.
الخطر حسب نوع المستعر الأعظم

المرشحين ضمن مسافة 300 جهاز كمبيوتر [3] مسافة نجمة
(كمبيوتر) الكتلة
(M☉)
IK Pegasi 46 1.65 / 1.15.1
سبيكا 80 10.25 / 7.0
ألفا لوبي 141 10.1.1
قلب العقرب 169 12.4 / 10
منكب الجوزاء 197 7.7-20
ريجل 264 18

غالبًا ما تركز التكهنات المتعلقة بتأثيرات مستعر أعظم قريب على الأرض على النجوم الكبيرة باعتبارها مرشحة من النوع الثاني للمستعر الأعظم. العديد من النجوم البارزة في غضون بضع مئات من السنين الضوئية من الشمس مرشحة لأن تصبح مستعرات أعظم في أقل من ألف عام. على الرغم من أنه سيكون من المذهل النظر إليها ، فهل حدثت هذه المستعرات الأعظمية & التي يمكن التنبؤ بها ، فمن المعتقد أن لديها القليل من القدرة على التأثير على الأرض.

تشير التقديرات إلى أن المستعر الأعظم من النوع الثاني الأقرب من ثمانية فرسخ فلكي (26 سنة ضوئية) سيدمر أكثر من نصف طبقة الأوزون على الأرض. تستند هذه التقديرات إلى نمذجة الغلاف الجوي وتدفق الإشعاع المقاس من SN 1987A ، وهو مستعر أعظم من النوع الثاني في سحابة ماجلان الكبيرة. تختلف تقديرات معدل حدوث المستعرات الأعظمية في غضون 10 فرسخ فلكي من الأرض من 0.05 إلى 0.5 لكل مليار سنة [5] إلى 10 لكل مليار سنة. تفترض العديد من الدراسات أن المستعرات الأعظمية تتركز في الأذرع الحلزونية للمجرة ، وأن انفجارات السوبرنوفا بالقرب من الشمس تحدث عادةً خلال ما يقرب من 10 ملايين سنة التي تستغرقها الشمس للمرور عبر إحدى هذه المناطق. من الأمثلة على المستعرات الأعظمية القريبة نسبيًا بقايا المستعر الأعظم Vela (حوالي 800 سنة مضت ، قبل 12000 سنة) و Geminga (حوالي 550 سنة مضت ، قبل 300000 سنة).

يُعتقد أن المستعرات الأعظمية من النوع Ia هي الأكثر خطورة إذا حدثت بالقرب من الأرض. نظرًا لأن المستعرات الأعظمية من النوع Ia تنشأ من نجوم قزمة بيضاء قاتمة ، فمن المحتمل أن المستعر الأعظم الذي يمكن أن يؤثر على الأرض سيحدث بشكل غير متوقع ويحدث في نظام نجمي لم تتم دراسته جيدًا. أقرب مرشح معروف هو IK Pegasi. [9] ومع ذلك ، فمن المقدر حاليًا أنه بحلول الوقت الذي يمكن أن يصبح فيه تهديدًا ، فإن سرعته فيما يتعلق بالنظام الشمسي كانت ستنقل IK Pegasi إلى مسافة آمنة. [7]
الأحداث الماضية

تشير الدلائل المستمدة من منتجات ابنت للنظائر المشعة قصيرة العمر إلى أن المستعر الأعظم القريب ساعد في تحديد تكوين النظام الشمسي قبل 4.5 مليار سنة ، وربما تسبب في تشكيل هذا النظام. أدى إنتاج المستعرات الأعظمية من العناصر الثقيلة على مدى فترات فلكية من الزمن إلى جعل كيمياء الحياة على الأرض ممكنة في النهاية.

قد يكون من الممكن اكتشاف المستعرات الأعظمية السابقة على الأرض في شكل بصمات نظائر معدنية في طبقات الصخور. بعد ذلك ، تم الإبلاغ عن تخصيب الحديد -60 في صخور أعماق المحيط الهادئ من قبل باحثين من جامعة ميونيخ التقنية. [11] [12] [13] تم العثور على 23 ذرة من هذا النظير الحديدي في أعلى 2 سم من القشرة (هذه الطبقة تتوافق مع أوقات من 13.4 مليون سنة مضت إلى الوقت الحاضر). تشير التقديرات إلى أن المستعر الأعظم يجب أن يكون قد حدث في آخر 5 ملايين سنة وإلا كان لابد أن يحدث بالقرب من النظام الشمسي لتفسير وجود الكثير من الحديد -60 الذي لا يزال موجودًا هنا. من المحتمل أن يكون حدوث سوبرنوفا قريبًا جدًا قد تسبب في انقراض جماعي ، وهو ما لم يحدث في ذلك الإطار الزمني. يبدو أن كمية الحديد تشير إلى أن المستعر الأعظم كان على بعد أقل من 30 فرسخ فلكي. من ناحية أخرى ، قدر المؤلفون تواتر المستعرات الأعظمية على مسافة أقل من D (ل D صغير بشكل معقول) بحوالي (D / 10 pc) 3 لكل مليار سنة ، مما يعطي احتمالًا بحوالي 5٪ فقط لمستعر أعظم ضمن 30 جهاز كمبيوتر في آخر 5 ملايين سنة. وأشاروا إلى أن الاحتمال قد يكون أعلى لأن النظام الشمسي يدخل ذراع الجبار لمجرة درب التبانة. في عام 2019 ، عثرت المجموعة في ميونيخ على غبار بين نجمي في ثلوج سطح القطب الجنوبي لا يزيد عمره عن 20 عامًا ويرتبط بالسحابة النجمية المحلية. تم الكشف عن الغبار بين النجوم في القارة القطبية الجنوبية عن طريق قياس النويدات المشعة Fe-60 و Mn-53 بواسطة مطياف كتلة المسرع شديد الحساسية ، حيث يعتبر Fe-60 مرة أخرى علامة واضحة على أصل مستعر أعظم قريب من الأرض.

تنفجر أشعة جاما من انفجارات المستعرات الأعظمية & quot؛ القريبة بشكل خطير & quot؛ التي تحدث مرتين أو أكثر كل مليار سنة ، وقد تم اقتراح هذا كسبب لانقراض نهاية Ordovician ، مما أدى إلى وفاة ما يقرب من 60 ٪ من الحياة المحيطية على الأرض.

في عام 1998 ، تم العثور على بقايا مستعر أعظم ، RX J0852.0-4622 ، أمام (على ما يبدو) من بقايا المستعر الأعظم Vela الأكبر. تم اكتشاف أشعة جاما الناتجة عن اضمحلال التيتانيوم -44 (نصف العمر حوالي 60 عامًا) المنبثقة منه بشكل مستقل ، [18] مما يدل على أنه يجب أن يكون قد انفجر مؤخرًا إلى حد ما (ربما حوالي عام 1200) ، ولكن لا يوجد سجل تاريخي لذلك. هو - هي. يشير تدفق أشعة جاما والأشعة السينية إلى أن المستعر الأعظم كان قريبًا نسبيًا منا (ربما 200 فرسخ فلكي أو 660 ليلي). إذا كان الأمر كذلك ، فهذا حدث غير متوقع لأن المستعرات الأعظمية على بعد أقل من 200 فرسخ فلكي يُقدر أنها تحدث أقل من مرة واحدة لكل 100000 عام.
أنظر أيضا

قائمة المرشحين للمستعر الأعظم

نظرًا لأن نصف قطر 100 سنة ضوئية يحتوي على ما يقرب من 27.8 ضعف حجم واحد من 33 سنة ضوئية ، يجب أن يحدث مستعر أعظم داخل دائرة نصف قطرها 100 سنة ضوئية من الأرض مرة واحدة كل 8.6 مليون سنة تقريبًا. قد يحدث المستعر الأعظم داخل دائرة نصف قطرها 200 سنة ضوئية مرة واحدة كل مليون سنة تقريبًا ، وفي غضون 500 سنة ضوئية كل 69000 سنة ، وفي غضون 1000 سنة ضوئية تقريبًا كل 8625 سنة. [بحث أصلي؟]

كابلان ، دي إل تشاترجي ، إس. جينسلر ، بي إم أندرسون ، ج. (2008). & quotA حركة دقيقة ومناسبة لنجم السرطان النابض ، وصعوبة اختبار محاذاة Spin-Kick للنجوم النيوترونية الشابة & quot. مجلة الفيزياء الفلكية. 677 (2): 1201-1215. arXiv: 0801.1142. بيب كود: 2008 ApJ. 677.1201 ك. دوى: 10.1086 / 529026. S2CID 17840947.
جوشوا سوكول (14 يناير 2016). & quotWhat لو انفجر ألمع مستعر أعظم في التاريخ في الفناء الخلفي للأرض؟ & quot. المحيط الأطلسي.
فايرستون ، ر. ب. (يوليو 2014). & quot؛ مراقبة 23 سوبر نوفا انفجرت & lt300 جهاز كمبيوتر من الأرض خلال الـ 300 كرًا الماضية & quot. مجلة الفيزياء الفلكية. 789 (1): 11. بيب كود: 2014 ApJ. 789. 29F. دوى: 10.1088 / 0004-637X / 789/1/29. 29.
إليس ، ج.شرام ، دي إن (1993). هل كان من الممكن أن يتسبب انفجار سوبرنوفا قريب في حدوث انقراض جماعي؟ & quot. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة الأمريكية. 92 (1): 235-8. arXiv: hep-ph / 9303206. بيب كود: 1993hep.ph. 3206 هـ. دوى: 10.1073 / pnas.92.1.235. PMC 42852. PMID 11607506.
ويتن ، آر سي بوروكي ، دبليو جيه وولف ، جيه إتش كوزي ، ج. (1976). & quot تأثير انفجارات السوبرنوفا القريبة على طبقة الأوزون الجوية & quot. طبيعة. 263 (5576): 398-400. بيب كود: 1976 Natur 263..398W. دوى: 10.1038 / 263398a0. S2CID 4154916.
Odenwald ، Sten (2017-12-06). & quot The Betelgeuse Supernova & quot. هافينغتون بوست. تم الاسترجاع 21 أبريل 2020.
جيريلز ، ن. وآخرون. (2003). & quot استنفاد المنطقة من المستعرات الأعظمية القريبة & quot. مجلة الفيزياء الفلكية. 585 (2): 1169-1176. arXiv: أسترو فتاه / 0211361. بيب كود: 2003 ApJ. 585.1169G. دوى: 10.1086 / 346127. S2CID 15078077.
كلارك ، دي إتش ماكريا ، دبليو إتش ستيفنسون ، إف آر (1977). & مثل تكرار المستعرات الأعظمية القريبة والكوارث المناخية والبيولوجية & quot. طبيعة. 265 (5592): 318-319. بيب كود: 1977 Natur.265..318C. دوى: 10.1038 / 265318a0. S2CID 4147869.
Garlick ، ​​M. (مارس 2007). & quot The Supernova Menace & quot. سكاي & تلسكوب. 113 (3): 3.26. بيب كود: 2007 S & ampT. 113 ج 26 ز.
^ تايلور ، جي جي (21 مايو 2003). & quot إثارة تكوين النظام الشمسي & quot. بحوث علوم الكواكب. تم الاسترجاع 2006-10-20.
طاقم العمل (خريف 2005). & quot؛ اكتشف الباحثون انفجار سوبر نوفا "بالقرب من ملكة جمال" & quot. كلية الآداب والعلوم بجامعة إلينوي. ص. 17. مؤرشفة من الأصلي في 2006-09-01. تم الاسترجاع 2007-02-01.
كني وآخرون. (2004). & quot60Fe Anomaly in a Deep-Sea Manganese Crust and Implications for a Supernova Source & quot. & quot. رسائل المراجعة البدنية. 93 (17): 171103 - 171106. بيب كود: 2004 PhRvL..93q1103K. دوى: 10.1103 / PhysRevLett.93.171103. بميد 15525065.
الحقول ، ب.د.إيليس ، ج. (1999). & quot في أعماق المحيطات Fe-60 باعتبارها أحفورة لمستعر أعظم قريب من الأرض & quot. علم الفلك الجديد. 4 (6): 419-430. arXiv: أسترو فتاه / 9811457. بيب كود: 1999 NewA. 4. 419F. دوى: 10.1016 / S1384-1076 (99) 00034-2. S2CID 2786806.
الحقول وأمبير إليس ، ص. 10
كول ، د. وآخرون ، وآخرون. (2019). & quotInterstellar 60Fe في أنتاركتيكا & quot. رسائل المراجعة البدنية. 123 (7): 072701. دوى: 10.1103 / PhysRevLett.123.072701. بميد 31491090.
ميلوت ، إيه وآخرون. (2004). & quot ؛ هل أدى انفجار أشعة جاما إلى الانقراض الجماعي لأوردوفيشي في وقت متأخر؟ & quot. المجلة الدولية لعلم الأحياء الفلكي. 3 (2): 55-61. arXiv: أسترو فتاه / 0309415. بيب كود: 2004 IJAsB. 3. 55 م. دوى: 10.1017 / S1473550404001910. S2CID 13124815.
Aschenbach ، ب. (1998). & quot اكتشاف بقايا مستعر أعظم شاب قريب & quot. طبيعة. 396 (6707): 141 - 142. بيب كود: 1998 Natur.396..141A. دوى: 10.1038 / 24103. S2CID 4426317.

إيودين ، إيه إف وآخرون. (1998). & quotEmission from 44Ti المرتبطة بمستعر أعظم مجري غير معروف سابقًا & quot. طبيعة. 396 (6707): 142 - 144. بيب كود: 1998 Natur.396..142I. دوى: 10.1038 / 24106. S2CID 4430526.


انفجار نجمي على مقربة من الأرض

بدأت قشرة المنغنيز هذه في النمو منذ حوالي 20 مليون سنة. نمت طبقة تلو الأخرى حتى تم استعادتها قبل بضع سنوات وتحليلها في مختبر ماير لايبنتز في الجامعة التقنية في ميونيخ. في الطبقات التي يبلغ عمرها حوالي 2.5 مليون سنة ، وجد الباحثون الحديد -60 ومستويات مرتفعة من المنجنيز -53. إن حدوثها دليل على وجود مستعر أعظم قريب من الأرض قبل 2.5 مليون سنة. الائتمان: Dominik Koll / TUM

عندما انخفض سطوع نجم منكب الجوزاء بشكل كبير قبل بضعة أشهر ، اشتبه بعض المراقبين في حدوث مستعر أعظم وشيك - انفجار نجمي يمكن أن يتسبب أيضًا في أضرار على الأرض. بينما عاد Betelgeuse إلى طبيعته ، وجد علماء الفيزياء من جامعة ميونيخ التقنية (TUM) دليلاً على انفجار سوبر نوفا بالقرب من الأرض منذ حوالي 2.5 مليون سنة.

تنتهي حياة النجوم التي تزيد كتلتها عن عشرة أضعاف عمر شمسنا في سوبرنوفا ، وهو انفجار نجمي هائل. هذا الانفجار يؤدي إلى تكوين الحديد والمنغنيز وعناصر ثقيلة أخرى.

في طبقات قشرة المنغنيز التي يبلغ عمرها حوالي مليونين ونصف المليون عام ، أكد فريق بحث بقيادة علماء فيزيائيين من جامعة ميونخ التقنية وجود كل من الحديد -60 والمنجنيز -53.

يقول المؤلف الأول د. غونتر كورشينك: "يمكن اعتبار التراكيز المتزايدة من المنجنيز -53 بمثابة" مسدس دخان "- الدليل النهائي على أن هذا المستعر الأعظم قد حدث بالفعل".

في حين أن المستعر الأعظم القريب جدًا يمكن أن يلحق ضررًا جسيمًا بالحياة على الأرض ، إلا أن هذا المستعر الأعظم كان بعيدًا بما فيه الكفاية. لقد تسبب فقط في زيادة الأشعة الكونية على مدى عدة آلاف من السنين. يقول المؤلف المشارك الدكتور توماس فيسترمان: "ومع ذلك ، يمكن أن يؤدي ذلك إلى زيادة تكوين السحب". "ربما هناك رابط إلى عصر البليستوسين ، فترة العصور الجليدية ، التي بدأت قبل 2.6 مليون سنة."

عادة ، يوجد المنجنيز على الأرض مثل المنجنيز 55. من ناحية أخرى ، ينبع المنجنيز -53 عادةً من الغبار الكوني ، مثل ذلك الموجود في حزام الكويكبات في نظامنا الشمسي. يتساقط هذا الغبار على الأرض بشكل مستمر ، ولكن نادرًا ما نلاحظ بقعًا أكبر من الغبار تتوهج كالنيازك.

طبقات الرواسب الجديدة التي تتراكم عامًا بعد عام في قاع البحر تحافظ على توزيع العناصر في قشور المنغنيز وعينات الرواسب. باستخدام مقياس الطيف الكتلي للمسرع ، اكتشف فريق العلماء الآن كلاً من الحديد -60 ومستويات متزايدة من المنجنيز -53 في طبقات ترسبت منذ حوالي مليوني ونصف عام.

يقول كورشينك: "هذا تحليل استقصائي للتعقب الفائق". "نحن نتحدث فقط عن عدد قليل من الذرات هنا. لكن مقياس الطيف الكتلي للمسرع حساس للغاية لدرجة أنه يسمح لنا بالحساب من قياساتنا أن النجم الذي انفجر يجب أن يكون حجمه 11 إلى 25 ضعف حجم الشمس."

تمكن الباحثون أيضًا من تحديد عمر النصف لمنجنيز -53 من المقارنات بالنويدات الأخرى وعمر العينات. النتيجة: 3.7 مليون سنة. حتى الآن ، لم يكن هناك سوى قياس واحد لهذه الغاية في جميع أنحاء العالم.


البلوتونيوم المشع من مستعر أعظم قريب موجود على الأرض

قبل مليوني ونصف المليون سنة ، وقعت كارثة كونية بالقرب من الأرض.

في مجموعة من النجوم الفتية على بعد ما يزيد قليلاً عن مائة سنة ضوئية ، نفد وقود نجم ضخم بشكل خاص. لقد مرت من خلال إمدادها بالهيدروجين والهيليوم والكربون وحتى الأكسجين والنيون والسيليكون. كان لبها الحديد ، ولا يمكن صهره لتوليد الطاقة. انهار قلب النجم ، وولد موجة من الطاقة الهائلة ، مما أدى إلى تمزيق أوكتيلليونات الأطنان من الطبقات الخارجية للنجم ، مما أدى إلى تمزيقها ، وخلق مستعر أعظم.

نجم متفجر بهذا القرب من الأرض له عواقب. من المحتمل أن يكون قد تسبب في انقراض جماعي على الأرض ، مما أدى إلى إنهاء عصر البليوسين والدخول في العصر الجليدي ، مما أدى إلى مقتل قدر كبير من الحياة البحرية (على الرغم من أنه من العدل أن يكون الارتباط بين الحدثين غير مؤكد تمامًا).

لكن كان هناك المزيد. بعد ألف عام أو نحو ذلك ، اجتازت موجة من المادة التي أطلقها النجم المحتضر بجزء بسيط من سرعة الضوء أعماق الفضاء بين النجوم ، واجتاحت الأرض ، ووضعت العناصر التي نشأت في تشكل المستعر الأعظم نفسه على منطقتنا. كوكب.

بعد حوالي 2.6 مليون سنة ، لا يزال بإمكاننا اكتشاف هذه العناصر. تُظهر الرواسب التي تم إحضارها من قاع المحيط والتي تعود إلى تلك الفترة الزمنية كميات مرتفعة من الحديد -60 ، وهو عنصر مشع له نصف عمر ، بالصدفة ، يبلغ حوالي 2.6 مليون سنة. المصدر الوحيد المعروف للحديد -60 موجود في المستعر الأعظم ، ومع هذا العمر النصفي القصير ، فإن أي من هذه المواد التي تم إنشاؤها على الأرض نفسها منذ مليارات السنين قد ولت منذ زمن طويل *. لذلك فهو ، من نواح كثيرة ، البندقية الدخانية لمستعر أعظم قريب.

تجمع صورة مذهلة لبقايا المستعر الأعظم Cas A بين صور الضوء المرئي من هابل مع ملاحظات الأشعة السينية بواسطة شاندرا. تمثل الألوان المختلفة طاقات مختلفة من الضوء ، والتي تميل إلى أن تأتي من عناصر مختلفة مثل الأكسجين والكالسيوم والحديد. الائتمان: الأشعة السينية: NASA / CXC / RIKEN / T. ساتو وآخرون. بصري: NASA / STScI

تم العثور على عناصر أخرى بمستويات مرتفعة في هذه الرواسب أيضًا ، بما في ذلك المنغنيز ، والذي نعرف مرة أخرى أنه مصنوع في مستعر أعظم. مثيرة للجدل في البداية ، فكرة أن نجمًا انفجر في مكان قريب منذ وقت ليس ببعيد من الناحية الجيولوجية أو الفلكية هي حقيقة مقبولة الآن.

والآن توصل بحث جديد إلى بصمة أخرى لهذا النجم الضخم الذي مات منذ فترة طويلة مدفونًا في قاع المحيط: البلوتونيوم 244 ، وهو عنصر مشع يبلغ نصف عمره حوالي 80 مليون سنة. بينما يعد هذا مرة أخرى دليلًا إضافيًا على طبيعة الكارثة التي حلت بالأرض ، إلا أن لها أيضًا آثارًا فيزيائية فلكية مثيرة للاهتمام.

البلوتونيوم هو ما يسمى ب عنصر r-process. يرمز الحرف "r" إلى كلمة "سريع" ، مما يعني أنه يتم إنشاؤه بسرعة في بيئات شديدة الكثافة والحارة ، مثل موجة الانفجار من مستعر أعظم وهو يأكل طريقه للخروج من باطن النجم. يمكن للعناصر أن تلتقط النيوترونات في نواتها ، ومن خلال عمليات إضافية مختلفة يحولها ذلك إلى عناصر أثقل. تتواجد النيوترونات بكثرة في المستعر الأعظم ، لذلك يمكن تكوين العناصر الثقيلة مثل البلوتونيوم بكميات وفيرة.

ومع ذلك ، فهو أكثر ندرة بكثير من الحديد. في حين تم العثور على عدة ملايين من ذرات الحديد -60 لكل سنتيمتر مربع في رواسب المحيطات التي يعود تاريخها إلى 2.6 مليون سنة ، تم العثور على بضع عشرات من ذرات البلوتونيوم 244 فقط في نفس الطبقة.

يقع سديم السرطان ، الحطام المتوسع من انفجار سوبر نوفا ، على بعد 6500 سنة ضوئية من الأرض. الائتمان: ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية وجيه هيستر وأ. لول (جامعة ولاية أريزونا)

بادئ ذي بدء ، اسمحوا لي أن أقول كم هو مدهش في المقام الأول. تلوثت الطبقات العليا من الرواسب بالبلوتونيوم الناتج عن تجارب الأسلحة النووية التي بدأت في الخمسينيات. لقد وجدوا قدرًا كبيرًا من ذلك في الرواسب العليا ، وبعضها يختلط إلى الطبقات السفلية ، لذا يجب حساب ذلك. لكن مع ذلك ، فإن رؤية البلوتونيوم على الإطلاق أمر لا يصدق. إن قدرتهم على حساب بضع عشرات إلى بضع مئات من الذرات لكل سنتيمتر مربع هو دليل على الطريقة العلمية والمعدات التي تم تطويرها لهذا الغرض. ضع في اعتبارك أن السنتيمتر المكعب من الرواسب يحتوي على ما يزيد عن 10 25 جزيئًا ، لذا فإن العثور على بضع مئات من ذرات البلوتونيوم أمر رائع.

ولكن أكثر من مجرد العثور على أي ملف كمية وجدوا مثيرة للاهتمام. من الممكن أن يتمكن المستعر الأعظم من توليد نسبة الحديد إلى البلوتونيوم المرئي ، ولا يتطابق مع النسبة التي تظهر في الفضاء. تشير دراسات أخرى إلى أن كمية البلوتونيوم يجب أن تكون أعلى ، وهذا بدوره يعني أنه يجب أن يكون هناك مصدر آخر له في الفضاء.

This gets complicated rather quickly, but note that plutonium-244 has a longer half-life than iron-60. That means it could’ve been made by some other process long before the supernova blast wave that carried it here occurred.

Artwork depicting the moment of collision between two neutron stars. The resulting explosion is… quite large. Credit: Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.

The r-process can happen in supernovae, but it is far, far more efficient in more rare events like when neutron stars collide. These superdense objects are what’s left of a massive star’s core after the outer layers explode, and sometimes they can be found in binary pairs. Over billions of years they spiral together, collide, and explode. This creates an incredibly neutron-rich environment, and is likely the major source of r-process elements like plutonium in the galaxy. While rare, they make so much they dominate production.

It’s possible a close-by neutron-star merger seeded the material between the stars near Earth with r-process elements many million of years ago. When our neighboring unnamed star exploded just 2.6 million years ago, the huge blast swept up this already-created plutonium-enriched matter and deposited it on Earth along with the iron-60 made in the supernova.

A diagram depicting the Local Bubble, a huge cavity in space carved out of the gas between stars by supernova winds. There are several lobes to it, and the Sun’s position is marked. Credit: NASA

Like I said, it’s complicated. And there’s more! There’s decent evidence that more than one supernova went off in the past 7 million years, too, possibly two or as many as four. The Sun exists in a huge cavity hundreds of light years across called the Local Bubble, which was almost certainly carved by the winds of material sent out by exploding stars nearby. The likely culprit is a clutch of several hundred young stars called the Scorpius-Centaurus Association, which lies a few hundred light years from us. It has lots of massive stars that will explode someday, and certainly some had many millions of years ago, too.

It’s inevitable we’ll see more supernovae from this group in the next few million years. Since the last few, the association has moved away from us and presents less of a danger, so a mass extinction is less probable (though I’d be happier if they can hold off for another few hundred thousand years at least, which is likely). But if one were to go off, it would be a boon to astronomers. Any relatively nearby (but not too nearby) supernova is easier to study, but with one from Sco-Cen we might be able to determine what effects this may have had on our planet all those millions of years ago, and also better understand our own connection with the cosmos.


شاهد الفيديو: Супернова (ديسمبر 2021).