يسجل تلسكوب جيمس ويب أبعد انفجار نجمي على الإطلاق في التاريخ الكوني

سجل تلسكوب جيمس ويب الفضائي رصد أقدم مستعر أعظم على الإطلاق تم توثيقه بواسطة العلوم الفلكية. وتمثل هذه الظاهرة، المصنفة تحت التعريف الفني GRB 250314A، انهيار نجم ضخم حدث عندما كان عمر الكون 730 مليون سنة فقط. وتعادل هذه الفترة الزمنية حوالي 5% من العمر الحالي للكون، والذي يقدره الباحثون بـ 13.8 مليار سنة. وسافر الضوء الناتج عن هذا الانفجار عبر الفضاء لأكثر من 13 مليار سنة قبل أن يصل إلى مرايا المعدات الفضائية.

يتطلب تحديد هذا الحدث المتطرف عملية منسقة بين مختلف وكالات الفضاء وأدوات المراقبة. بدأت العملية باكتشاف تدفق مكثف من الإشعاع، المصنف على أنه انفجار لأشعة جاما، والذي كان بمثابة منارة كونية لعلماء الفلك. ومن هذا التنبيه الأولي، وجه العلماء قدرة الجهاز على التقاط ضوء الأشعة تحت الحمراء إلى منطقة معينة من السماء. ويحطم هذا الرقم القياسي الرقم القياسي السابق لمسافة مستعر أعظم، والذي ينتمي إلى حدث وقع بعد 1.8 مليار سنة من الانفجار الكبير.

التتبع الأولي والتأكيد بالأشعة تحت الحمراء

وتمت المرحلة الأولى من الاكتشاف في 14 مارس 2025، باستخدام القمر الصناعي SVOM، وهي مهمة مشتركة طورتها وكالات من فرنسا والصين. واكتشفت المعدات انبعاث أشعة جاما وأرسلت بيانات أولية إلى القواعد الأرضية. وبعد فترة وجيزة، أجرى تلسكوب نيل جيرلز سويفت، الذي تديره وكالة الفضاء الأمريكية، عمليات رصد إضافية لتحديد الإحداثيات الدقيقة لمصدر الانبعاث. وقد سمح العمل السريع لهذه الأقمار الصناعية للمجتمع العلمي بإعداد الخطوات التالية للتحقيق.

ومع تحديد الموقع، استخدم الباحثون الوقت التقديري للمخرج لبرمجة جيمس ويب للوصول إلى الهدف. في 1 يوليو 2025، التقطت الكاميرا القريبة من الأشعة تحت الحمراء المعروفة باسم NIRCam الشفق الناتج عن الانفجار النجمي. تمكنت حساسية الأداة من عزل الإشارة الضوئية للمستعر الأعظم وسط حقل مليء بالمجرات البعيدة. حدثت هذه الملاحظة بعد ثلاثة أشهر ونصف من الانفجار الأولي، وهي لحظة محسوبة لتتزامن مع ذروة لمعان الظاهرة في الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء.

تنشأ الحاجة إلى استخدام أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء من مبدأ فيزيائي أساسي يسمى الانزياح الأحمر. بسبب التوسع المستمر للكون، فإن موجات الضوء المنبعثة من الأجسام البعيدة جدًا تتمدد خلال رحلتها عبر الفضاء. كان لحدث GRB 250314A مؤشر انزياح نحو الأحمر يبلغ حوالي 7.3، مما أدى إلى تحويل الضوء المرئي الأصلي إلى نطاق الأشعة تحت الحمراء. وبدون هذه التكنولوجيا المحددة، سيظل التوهج الخافت للانفجار غير مرئي لأدوات البحث الحالية.

خصائص الانهيار النجمي الهائل

واستمر انفجار أشعة جاما المرتبط بالمستعر الأعظم لبضع ثوان فقط، وهي خاصية يصنفها علماء الفلك على أنها حدث طويل. يحدث هذا النوع من الانبعاث الإشعاعي عادةً خلال اللحظات الأخيرة للنجوم ذات الكتلة الأكبر بكثير من كتلة الشمس. عندما ينفد الوقود النووي من قلب النجم، ينهار الهيكل تحت تأثير جاذبيته، مما يولد انفجارًا عنيفًا يؤدي إلى قذف المواد إلى الفضاء الخارجي. كما قامت التلسكوبات المثبتة في تشيلي وجزر الكناري بقياس السطوع الأولي بعد وقت قصير من الانهيار.

أجرى باحثون من جامعتي رادبود ووارويك تحليلات مفصلة لمنحنى ضوء الانفجار. وأظهرت البيانات أن السلوك الحراري والمضيء للمستعر الأعظم البدائي اتبع أنماطًا مشابهة جدًا لتلك التي لوحظت في الانفجارات النجمية التي تحدث في المجرات القريبة اليوم. يشير هذا الاتساق الفيزيائي إلى أن الآليات الأساسية لتدمير النجوم وتكوين الثقب الأسود كانت تعمل بالفعل بثبات في المراحل الأولى من التاريخ الكوني. لقد حدث تطور السطوع تمامًا ضمن المعلمات التي تتوقعها النماذج النظرية.

وبالإضافة إلى الانفجار نفسه، تمكنت الأجهزة من تسجيل وجود المجرة المضيفة حيث أنهى النجم دورة حياته. يظهر هيكل المجرة في الصور كنقطة ضبابية صغيرة، تشغل بضع بكسلات فقط على أجهزة الاستشعار عالية الدقة. وعلى الرغم من مظهره الخفي، فإن الاكتشاف يمثل المرة الأولى التي يحدد فيها العلماء البيئة المصدر لحدث عابر على مثل هذه المسافة القصوى. ويقدم السجل أدلة حول الظروف الفيزيائية للأماكن التي تشكلت فيها الأجيال الأولى من النجوم.

التأثير على فهم إعادة التأين الكوني

تتزامن الفترة التي حدث فيها المستعر الأعظم GRB 250314A مع مرحلة حرجة في تطور الكون، تُعرف باسم عصر إعادة التأين. خلال هذا الوقت، بدأ الإشعاع المكثف المنبعث من النجوم الأولى في تفكيك ذرات الهيدروجين المحايدة التي ملأت الفضاء بين المجرات. لعبت الانفجارات النجمية الضخمة دورًا أساسيًا في عملية التحول الكيميائي والطاقة هذه. المواد المقذوفة بواسطة المستعرات الأعظمية أثرت الوسط البينجمي بعناصر أثقل من الهيدروجين والهيليوم.

النجوم التي تشكلت بعد وقت قصير من الانفجار الكبير، والتي صنفها علماء الفلك على أنها المجموعة الثالثة، كان لها تركيب كيميائي فقير للغاية في المعادن. إن المراقبة المباشرة لكيفية إنهاء هذه الهياكل الضخمة لحياتها توفر بيانات صلبة لتحل محل التقديرات المستندة فقط إلى عمليات المحاكاة الحاسوبية. تتيح القدرة على تحليل الشفق للعلماء استخلاص معلومات حول الكتلة الأصلية للنجم وكمية المواد المعالجة في قلبه.

إن استكشاف هذه الأحداث البعيدة يجلب مزايا تقنية محددة لعلم الفلك الرصدي الحديث. إن استخدام انفجارات أشعة جاما كمنارات له فوائد واضحة في رسم خرائط الكون العميق:

• تعمل الانفجارات المضيئة كمنارات مؤقتة تضيء المجرات الخافتة جدًا بحيث لا يمكن اكتشافها بشكل مباشر.
• يسمح الشفق بجمع البصمات الكيميائية للغاز الموجود في بيئة المجرة.
• يساعد تكرار هذه الأحداث في حساب المعدلات الفعلية لتكوين النجوم في المليار سنة الأولى.
• يؤدي الجمع بين البيانات بأطوال موجية متعددة إلى تحسين قياسات المسافة الفلكية.

تعتمد دراسة توزيع المادة في هذه المرحلة الأولية بشكل مباشر على القدرة على تحديد المزيد من الأحداث المشابهة. إن التأكيد على أن المعدات الفضائية يمكنها اكتشاف المجرات المضيفة عند مثل هذه الانزياحات الحمراء العالية يؤكد صحة استراتيجيات المراقبة الحالية. تؤكد البيانات التي تم جمعها حتى الآن أن الكون الذي كان عمره 730 مليون سنة كان لديه بالفعل بيئات معقدة بما يكفي لدعم دورات كاملة من الحياة النجمية والموت.

العمل المشترك في علم الفلك الحديث

يوضح النجاح في توصيف المستعر الأعظم GRB 250314A فعالية البنية التحتية العالمية للرصد الفلكي. ويتطلب الكشف عن الأحداث العابرة وجود شبكة اتصالات سريعة بين الأقمار الصناعية التي تدور حولها والمراصد الأرضية. عندما يتم إصدار إنذار بأشعة جاما، تقوم التلسكوبات الآلية حول العالم بمقاطعة أعمالها الروتينية للتركيز على الإحداثيات المشار إليها. ويضمن هذا النهج متعدد الأطوال الموجية عدم إغفال الباحثين لأي مرحلة من مراحل تطور السطوع.

إن نشر المقالات العلمية التي توضح تفاصيل الاكتشاف يعزز منهجيات البحث الجديدة في علم الكونيات. تثبت الدراسات أن الدقة البصرية في الأشعة تحت الحمراء تتغلب على القيود التي يفرضها الغبار الكوني والتوسع المكاني. إن تحديد النجوم الفردية في مثل هذه الأوقات البعيدة يضع معيارًا جديدًا للتحقيقات في أصل الهياكل المجرية. تستمر المراقبة المنهجية للسماء في البحث عن انهيارات نجمية جديدة يمكن أن توفر المزيد من البيانات حول الكيمياء البدائية.

تحتفظ فرق البحث ببرامج مراقبة نشطة لتتبع الشفق الناتج عن انفجارات أشعة جاما الطويلة في المستقبل. وصلت معايرة أدوات الفضاء إلى مستوى من الدقة يسمح بفصل إشارة انفجار واحد عن وهج الخلفية للمجرات بأكملها. سيشكل تراكم سجلات المستعرات الأعظم القديمة قاعدة بيانات أساسية لاختبار النظريات حول تطور الكون. تضمن التكنولوجيا الحالية استمرارية رسم خرائط الحدود المرئية للفضاء.