84 مصدراً سينيّاً فائق النعومة تظهر في أرشيف تشاندرا

أعاد فريق بقيادة الفلكي مصطفى محب الله تحليل مشاهدات عامة من مرصد تشاندرا للأشعة السينية التابع لناسا، فعثر على 84 مصدراً مضيئاً ونقطياً للأشعة السينية لم تكن المسوحات المعتادة قد التقطتها إلى حد كبير. ويطلق الباحثون على هذه الأجسام اسم المصادر السينية فائقة النعومة (HSSs)، لأن معظم إشعاعها يتركز عند طاقات سينية شديدة الانخفاض، أي دون 0.3 كيلوإلكترون فولت. 3

ظهرت هذه العينة في المجرتين الحلزونيتين M31، المعروفة باسم أندروميدا، وM101 المعروفة باسم دولاب الهواء، إلى جانب أربع مجرات إهليلجية. وما اكتُشف حتى الآن هو فئة رصدية تُعرَّف ببصمتها الطيفية المميزة؛ أما الطبيعة الفيزيائية الدقيقة لكل مصدر على حدة فلا تزال غير محسومة. 3

لماذا أفلتت من المسوحات السابقة؟

تركز معظم عمليات البحث عن مصادر الأشعة السينية على نطاقات طاقة أعلى. أما هذه المصادر فائقة النعومة فتظهر بوضوح في الطرف الأدنى من نطاق تشاندرا، لكنها تكون باهتة جداً أو غير ظاهرة في صور الأشعة السينية ذات الطاقات الأعلى. ويعرّفها الفريق بهيمنة الإشعاع تحت 0.3 كيلوإلكترون فولت، وبنسبة مرتفعة جداً من فوتونات نطاق 0.15–0.3 كيلوإلكترون فولت إلى فوتونات نطاق 0.3–1.0 كيلوإلكترون فولت. 3

وهناك سببان رئيسيان لصعوبة رصدها:

• تتراجع حساسية تشاندرا عند الحافة شديدة الانخفاض من نطاق طاقته.
• يُفترض أن تطلق هذه الأطياف الناعمة إشعاعاً قوياً في نطاق فوق البنفسجي، لكن الهيدروجين والهيليوم بين النجميين يمتصانه بسهولة قبل وصوله إلى الأرض.

لذلك توجد فجوة رصدية بين نطاق الأشعة السينية ونطاق الأشعة فوق البنفسجية، وربما أخفت هذه الفجوة مجموعة من المصادر المضيئة لسنوات. وكانت أعمال سابقة على بيانات تشاندرا قد لاحظت أيضاً أن المصادر التي تشع فقط تحت 0.3 كيلوإلكترون فولت غائبة في الغالب عن فهارس المصادر القياسية والقوائم المنشورة. 6

ما الذي قد يغذي هذه المصادر؟

أحد التفسيرات الرئيسية أنها أنظمة نجمية ثنائية تراكمية: جسم مدمج يسحب الغاز من نجم مرافق. وقد يكون الجسم المتراكم قزماً أبيض أو نجماً نيوترونياً أو ثقبا أسود. ومع سقوط المادة إلى الداخل وارتفاع حرارتها، يمكن أن ينتج طيف تهيمن عليه الأشعة فوق البنفسجية الشديدة والأشعة السينية فائقة النعومة، بدلاً من الأشعة السينية الأعلى طاقة الشائعة في كثير من الثنائيات السينية.

تشير النماذج المستنبطة من أطياف تشاندرا إلى درجات حرارة تقارب 200 ألف إلى 250 ألف درجة مئوية. لكن هذه ليست قياسات حرارية مباشرة؛ فهي مستخلصة من بيانات تقع قرب الحد الأدنى لحساسية المرصد، ولذلك تعتمد على النموذج المستخدم في التفسير. وقد يعني ذلك أن المظهر «فائق النعومة» نفسه يمكن أن ينتج من أكثر من نوع واحد من الأجسام المدمجة أو من حالات مختلفة لتراكم المادة.

لماذا قد يكون الاكتشاف مهماً؟

إذا كان بعض هذه المصادر أقزاماً بيضاء تكتسب كتلة بثبات من نجوم مرافقة، فقد تساعد في تحديد أنظمة تقترب من الظروف المرتبطة بانفجارات المستعر الأعظم من النوع Ia. ولا يزال تحديد المسارات التي تقود إلى هذه الانفجارات من المسائل المفتوحة المهمة في فيزياء النجوم.

وقد تكون قدرتها المقدّرة على إنتاج الأشعة فوق البنفسجية مؤثرة خارج حدود النظام الثنائي نفسه؛ إذ تؤيّن فوتونات الأشعة فوق البنفسجية الغاز المحيط. وتؤثر حالة تأين الغاز في كيميائه وقدرته على التبريد، وهما عمليتان مهمتان لسلوك الغاز داخل المجرات. وتشير ناسا إلى أن هذه المصادر قد ترتبط بفهم أسلاف مستعرات النوع Ia وتأيين الغاز بين النجمي.

كيف سيحسم هابل جزءاً من اللغز؟

الخطوة التالية هي اختبار الإشعاع فوق البنفسجي الذي تشير إليه قياسات تشاندرا. ويمكن لمشاهدات مقررة بواسطة تلسكوب هابل الفضائي أن تبحث عن نظائر فوق بنفسجية لمصادر مختارة، أو أن تضع حدوداً على سطوعها. وهذا يوفر اختباراً مستقلاً لكمية الطاقة المستنتجة من أطياف الأشعة السينية فائقة النعومة.

ومن خلال دمج بيانات هابل فوق البنفسجية مع السطوع السيني، والتغير الزمني، والبيئة المحلية، وأدلة وجود نجوم مرافقة، قد يتمكن الباحثون من التمييز بين أنظمة الأقزام البيضاء وأنظمة النجوم النيوترونية أو الثقوب السوداء. كما قد يتضح ما إذا كانت المصادر فائقة النعومة مجموعة فيزيائية واحدة بالفعل، أم اسماً رصدياً لأنواع متعددة من الثنائيات المدمجة التي تشترك في بصمة منخفضة الطاقة غير مألوفة.