تصادُم مع نجم نيوتروني قريب من الأرض قد يتسبب في كارثة للكوكب

من خطر الموت المُحتم إلى فرصة علمية عظيمة، هذه مجموعة الاحتمالات التي نتوقعها عن اندماج الثقوب السوداء أو تصادم النجوم النيوترونية أو انفجار النجوم في المُحيط المجرّي.

منذ زمن بعيد في مجرة بعيدة للغاية وبالتحديد المجرة NGC 4993، اصطدم نجمان نيوترونيان وأحدثوا عَرضًا ضوئيًا مُدهِشًا.

بعد مليارات السنين من الدوران ببطء حول بعضهما، التف النجمان حول بعضهما في لحظاتهما الأخيرة آلاف المرات قبل أن يتحطّما أخيرًا بسرعة مُذهلة تقترب من سرعة الضوء، مُحدثين ثُقبًا أسودًا.

كان الاندماج عنيفاَ لدرجة هزت الكون، لينشُرا ما يُساوي طاقة 200 مليون شمسًا تقريبًا على شكل اضطرابات في الزمكان تُسمّى موجات الجاذبية، وانتشرت هذه الموجات الناتجة عن الاندماج مثل تموّجات في بِركة، ليصل تأثيرها في النهاية على الأرض وتلتقطه أجهزة استشعار موجات الجاذبية على كوكبنا، وقامت الولايات المُتحِدة ببناء مرصد (LIGO) وقام الأوروبيون ببناء مرصد (Virgo).

وبالرغم من ذلك لم تكن موجات الجاذبية الناتج الوحيد للاندماج، نشر الاندماج أيضًا اشعاعات كهرومغناطيسية -الاشعاعات هي الضوء- لتكون أول مرة يستطيع فيها عُلماء الفلك التقاط موجات الجاذبية والضوء معًا من مصدر واحد.

كان الضوء الأول من الاندماج عبارة عن لمحة بسيطة لانفجار رائع من أشعة غاما، صرخة ولادة مُحتمَلة من الثقب الأسود الذي تم التقاطه بواسطة تلسكوب ناسا الفضائي الراصد لأشعة غاما، فيرمي.

رَصَد علماء الفلك بعد ساعات لاحقة وباستخدام التلسكوبات الأرضية، المزيد من الضوء الصادر عن الاندماج والمُسمّى بـ(كيلونوفا – Kilonova) على شكل حطام من الاندماج المُتمدِّد والبارد، وقد شاهد العديد من المجتمع الفلكي لعدة أسابيع الكيلونوفا وهي تخفت ببطء من الرؤية.

فيما يدرس عُلماء الفلك مرحلة ما بعد الاندماج بعِدّة أطوال موجية للضوء، شاهدوا علامات لعناصر ثقيلة غير معدودة تتكوّن لحظيًا.

تنبأ عُلماء الفلك منذ فترة طويلة أنَّ اندماج النجوم النيوترونية ربما يكون مسئولًا عن تكوُّن عناصر مثل الذهب والتيتانيوم، معادن غنيّة بالنيوترونات والتي لا تتكون عادةً في النجوم، وقد تطابقت كل تنبؤاتهم تقريبًا مع ما شاهدوه من تغيُّر الضوء الخاص باندماج كيلونوفا، بالرغم من أنّه بالتأكيد لم يّشاهِد أحد الاندماج وهو يقذف قطع ذهب بشكل مباشر.

وبالرغم من مشاهدة الاندماج من على بعد 130 مليون سنة ضوئية تقريبًا، إلّا أنّه كان كبيرًا جدًا، مُشرِقًا وعظيمًا.

ومع نُدرة النجوم النيترونية، باستثناء النجوم التي تندمج فإنّه من غير المُحتمل أن نُشاهد مِثل هذا الحدث بهذا القُرب لنا مُجددًا.

ولكن دعنا نتخيل إذا استطعنا فِعل هذا، ماذا لو حدثت في مجرة درب التبانة أو أي من المجرات العديدة التابعة لها؟ أو في نظامنا النجمي الحاليّ، ماذا سوف نُشاهد؟ وما هي التأثيرات التي قد تطرأ على عالمنا؟ هل ستبقى البيئة، الحضارة وحتى الإنسانية آمنة؟

بالرغم من قدرة مرصد (LIGO) من خلال تصميمه، على سماع اندماجات العناصر الهائلة مثل النجوم النيترونيّة والثقوب السوداء، كان عُلماء الفلك محظوظين لاكتشافهم هذا الحدث خاصةً.

وفقًا لجابريل غونزاليز (Gabriela González)، عضو فريق في مرصد (LIGO) وعالِم الفيزياء الفلكية في جامعة ولاية لويزيانا، أنّه إذا كان الاندماج أبعد بثلاث إلى أربع مرات، لم نكن لنسمعه على الإطلاق.

ولسُخرية القدر، فإنَّ الضبط الرائع لمرصد (LIGO) المُعَد لكشف اندماج الثقوب السوداء البعيدة، ربما كان ليجعله يُفوِّت بعض الاندماجيات الكبيرة التي تحدث في النجوم القريبة من نظامنا الشمسي، فيقول غونزاليز: «موجات الجاذبية الهائلة والكثيفة الناتجة عن حدث قريب مِثل هذا، ربما تكون أكبر من نِطاق الحركة الخاص بمُعِدّاتنا».

بالرغم من كونها قوية لدرجة أن تهز الكون، فما زالت تصعب مُلاحظة موجات الجاذبية حتى عند اندماج قريب لثقبين أسودين بهذا الحجم الهائِل، لأنّ الهزّة تَظهر على نطاق ميكروسكوبي.

في حالة الغاز، الغبار، أو أيّ مادة أُخرى على مسافة قريبة جدًا من اندماج الثقوب السوداء، رُبما يستطيع عُلماء الفلك رؤية انبعاث الضوء من هذه المواد الساقطة وهي تغرق في الثقب الأسود، يقول غونزاليز: «ما يُذهلني حقًا هو أنك قد تكون قريبًا جدًا من تصادم الثقوب السوداء، حتى لدرجة أنك قد تكون على حافة النظام الشمسي، ومع ذلك لن تُلاحِظ تمَدُّد الزمكان بعينك، ما زلت تحتاج إلي معدات لرؤيته وقياسه».

وعلى النقيض، فإنّ انبعاث الكيلونوفا الناتِج من اندماج نجم نيوتروني في مجرتنا ربما يكون ملحوظًا إلى حدٍ ما.

فيذكر غونزاليز أنّه لربما تظهر فجأة على شكل نجم لامع في السماء، وسوف يتم كشفها بوضوح بواسطة مرصد (LIGO) أيضًا.

بصرف النظر عن بقائها لثواني معدودة، فإنّ موجات الجاذبية التي سوف يرصدها (LIGO) سوف ترسم لمدة تُقاس دقائق، وربما ساعات، حيث أنّ النجوم النيترونية ظلّت تلتف مقترِبَةً جدًا من بعضها البعض قبل الالتحام النهائي.

سوف يكون ذلك أشبه بحضورك لحفلة بدلًا من الاستماع لنسخة مسجلة في الأستوديو (ونعم دعنا نقول أنّ الأغنية هي Dark Star لتُناسِب موضوعنا!).

حتى مع ضبط مرصد ليجو بشكل مثالي، يُحتَمَل أن نُفوِّت مُشاهدة الضوء والكيلونوفا الناتِج عن اندماج هذا النجم النيتروني.

يقول كاري فرانك (Kari Frank)، عالم فلك في جامعة نورث ويسترن: «حدث كبير ومُضيئ مِثل هذا لربما ينتهي الأمر أن نراه مُشوَّشًا نتيجة الغُبار والنجوم الأخرى، على الأقل على مستوى الأطوال الموجية للضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء».

بتعبير آخر، مرصد ليجو والتليسكوبات الأُخرى التي تبحث في الأطوال الموجية مثل موجات الراديو أو الأشعة السينية، ربما تلمح كيلونوفا قريبة والتي قد يُفوِّتها علماء الفلك بالنظر.

يقول فرانك: «لقد كان هناك نجوم -على الأقل التي نعرفها في مجرتنا خلال الـ 100 سنة السابقة- لم نرَ الانفجار على الإطلاق، لقد رأينا فقط ما تبقّى بعد الانفجار، والكيلونوفا بكل القوة التي تحملها، هي مجرد جزء من الضوء الصادر من النجم».

ومع ذلك، فإنَّ استجابات عُلماء الفلك لأى كارثة نجمية في أو حول درب التبانة سوف تكون سريعة.

فالنهاية، هناك مثال نجم 1987A لنأخذه في عين الاعتبار.

كما يظهر من اسمه، انفجار النجم 1987A الذي حدث عام 1987، ليكشف عن مجرة قِزمة تدور حول درب التبانة وتسمى (السحابة الماجلّانية الكبيرة – The Large Magellanic Cloud).

نجم كُتلته حوالي 8 أضعاف كتلة الشمس اِنهار على نفسه وأرسل غُلافه الغازي إلى الفضاء الخارجي، مُكوِّنًا سديم من العناصر الثقيلة وبعض عناصر الحطام الأخرى قبل الانهيار إلى نجم نيوتروني أو ثقب أسود، ويظل هذا هو الانفجار النجمي الوحيد الذي شاهده علماء الفلك في العصر الحديث.

درس فرانك الحملة العالمية اللاحقة لملاحظة الانفجار النجمي 1987A، مُركِّزًا على كيفية قيام عُلماء الفلك بتنظيم وتنفيذ ملاحظاتهم في وقت كان الإنترنت مازال ناشِئًا على أحسن تقدير.

يقول فرانك: « يرى أحدهم شيء ما ويُرسِل المُلاحظات إلى الجميع.

العُلماء الذين اكتشفوا هذا كان عليهم أن يُهاتِفوا أي شخص ليخبروه أنّ هذا الشيء كان يحدث، أنّهم رأوا هذا الانفجار النجمي في السماء والذي كان قريبًا جدًا.

لقد أرسلوا هذه النشرات -الرسائل وخِلافه- وبعدها كان على كُل من يستطيع الحضور أن يأتي للتلسكوب الخاص به ليشاهدوا الحدث».

لشهور، دقّق عُلماء الفَلَك مِن كل أنحاء العالم في الحدث، مُستخدمين كل التلسكوبات المُتاحة تقريبًا.

يقول فرانك: «حَرَص الجميع أنُ كل التلسكوبات المُمكن توفيرها تُراقِب الحدث قدر الإمكان.

في النهاية، استقرّت الأمور ولكن العديد من الباحثين -من ضمنهم فرانك- لا يزالوا يدرسون بقايا الانفجار النجمي بعد 30 عام.

بالنسبة لبعض الناس، لقد غيّر الأمر حياتهم أو على الأقل حياتهم المهنيّة، كان هذا هو أهم حدث في عِلم الفلك في هذا العام».

تمامًا مثل (LIGO)، تضمَّنت حملة مراقبة الانفجار النجمي 1987A الآلاف من المُتعاونين، ولكن لم يُشارِك الجميع في مجد كتابة أي من الأبحاث العلمية العديدة التي نُشِرت لاحقًا، ونتيجةً لذلك، لم يكن هناك رقم واضح لعدد الناس التي شاركت، ومعرفة عدد المُتعاونين الذين يعملون على اندماج النجم النيوتروني الحالي سهل للغاية، حوالي 3000 مؤلف يعملون على حوالي 67 ورقة بحثيّة أو نسبة تُقدَّر بـ15% من عُلماء الفيزياء الفلكية الموجودين.

السؤال عن عدد عُلماء الفيزياء الفلكية الذين سوف يتلقّون التقدير لحدث الانفجار النجمي 1987A يعتمد، في جزء كبير منه، على قُرب الحدث مننا.

لو أنّ الانفجار النجمي 1987A أقرب، أقرب بكثير من الأرض -حول نجم قريب على سبيل المثال- لم تكن لتكون المُعضِلة الحقيقية هي كم عدد العلماء الذين شاهدوا الحدث، ولكن كم منهم نجى منه.

طبقًا لدراسة تمت عام 2016، الانفجارات النجمية التي تحدث على بعد يقترب من 50 سنة ضوئية من الأرض قد تُمثِّل خطر هائل على المحيط الحيوي للأرض من ضمنهم البشر.

من المُحتمل أن يُغرِقنا الحدث في كمية كبيرة من الأشعة الكونية ذات الطاقة العالية والتي قد تؤدي إلى انقراض البشرية.

قام الباحثون مؤقتًا بربط الأحداث السابقة من معدّلات الانقراض الهائلة وتراجُع التنوُّع البيولوجي إلى أحداث فلكيّة مفترضة، وعلى الأقل في حالة واحدة تم إثبات، بالدليل القاطع، أنّ انفجار نجمي قريب كان هو السبب.

منذ 20 مليون سنة، انفجر نجم على بُعد 325 سنة ضوئية من الأرض، مُغرِقًا الأرض بجُسيمات من الحديد المُشِع التي استقرّت في النهاية في قاع المحيط.

يقول الباحثون أنّ هذا الحدث ربما كان السبب وراء العصور الجليدية وقد غيّر نهج التطور والتاريخ البشري.

التفاصيل الدقيقة لتأثير الكوارث الفلكية في الماضي (والمستقبل) على الغلاف الحيوي للأرض لا يعتمد فقط على المسافة ولكن أيضًا على الاتجاه.

الانفجار النجمي، على سبيل المثال، يُمكن أن ينشر طاقته في جميع الاتجاهات، مما يعني أنّه ليس دائمًا ظاهرة مُستهدَفة.

يُتوقَّع من اندماج الثقوب السوداء أن تكون الإشعاعات نادرة جدًا، مما يجعل تأثيرها، على عكس المتوقع، طفيف على أي غلاف حيوي قريب.

ومع ذلك فإنّ الكيلونوفا لديها فيزياء مختلفة عندما تحدث.

النجوم النيترونية لها أقطار تُقدَّر بعشرات الكيلومترات على عكس النجوم الأُخرى التي تُقدَّر بعدة ملايين من الكيلومترات.

عندما تندمج هذه العناصر الكثيفة، فإنّها تميل لإنتاج مصادر تُطلِق أشعة جاما من أقطابها.

يقول فرانك: «ماذا تبدو لنا، وما التأثير الذي سوف تؤثِّر به علينا، يعتمد على ما إذا كانت إحدى تِلك المصادر مُوجَّهة إلينا بشكل مباشر أم لا».

بالنظر إلى مسافتها واتجاهها نحو الأرض، فإنّ الكيلونوفا سوف تسير بشكل مُستقيم فيما بين كونها عرض ضوئي مُبهِر وكارِثة تمحي الغلاف الخارجي للكوكب.

لو أنّها كانت موجَّهة نحونا بشكل مُباشر، كانت لتحدُث تغيُّرات دراماتيكية، وربما لن نراها قادمة من الأساس، تبدأ الكيلونوفا بانفجار من أشعة غاما، فوتونات عالية الطاقة تتحرك بسرعة الضوء، تسير بسرعة أكبر من أي شيء في الكون.

ولأنّ لا يوجد شيء يتحرك بسرعة أكبر، هذه الفوتونات سوف تضرب أولاً، وبدون سابِق إنذار.

يقول أندرو فروشتر (Andrew Fruchter)، عضو هيئة تدريس وعالِم فلك في (The Space Telescope Science Institute): «ما قد تفعله أشعة غاما، ربما أكثر من أي شيء آخر، هو إذابة طبقة الأوزون، بعد ذلك سوف يُصبِح لون السماء أبيض مُسبِّب للعمى بينما يواجه الضوء المرئي من الكيلونوفا كوكبنا.

الجُسيمات المُشِعّة للعناصر الثقيلة، التي سوف تعصف بالأرض بأرقام هائِلة، سوف تظل قادرة على توجيه ضربة مُميتة».

هذا إذا كانت الكيلونوفا قريبة كفاية، في نطاق 50 سنة ضوئية تقريبًا.

وعلى مسافة أكثر أمانًا، ستظل أشعة غاما بحرق الطبقة العُليا من الأوزون، ولكن الجانب الآخر سوف يكون محمي بواسطة ضخامة الكوكب.

يقول فروشتر: «مُعظم الاشعاعات تحدث بسرعة شديدة، لذلك سوف يكون نصف الأرض مخفي».

ومع ذلك سوف يكون هُناك ضوء يُسبِّب العمى بشكل لحظي.

سوف يحترق نجم بشكل لامع في السماء لعِدّة أسابيع، قبل أن يختفي بالتدريج.

لا تدع كل هذا يُبقيك مُستيقِظًا ليلًا، إنَّ الكيلونوفا هي ظاهرة كونية نادرة نسبيًّا، تُقدَّر أن تحدُث مرة كل 10,000 عام في مجرة مثل مجرة درب التبانة.

ذلك لأن النجوم النيترونية، والتي تنتج من الانفجارات النجمية، نادرًا ما تتشكّل كأزواج.

عادةً، النجم النيتروني سوف يتلقى ضربة قوية من الانفجار النجمي المُتكوِّن؛ في بعض الأحيان تكون هذه الضربات قوية لدرجة إخراج النجم النيوتروني تمامًا من مجرته ليسير بسرعات عالية إلي أماكن غير مُحدَّدة في الكون، يقول فرشتر: «عندما تُولد النجوم النيترونية، يكون لديها عادةً سُرعة عالية.

لتتمكّن من النجاة في نظام ثنائي هو أمر بديهي، واحتمالية تقابُل نجمان والاندماج معًا بعد التكوّن بشكل مُستَقِل، هو شيء نادر الحدوث في عِلم الفلك».

تقع النجوم النيوترونية الثُنائية التي نعرفها في مجرتنا على بعد ملايين أو مليارات من السنين قبل أن يحدث الاندماج.

أيّ اندماج محلي لنجوم نيترونية سوف يُفاجئ مرصد (LIGO)، مع معرفة أنّ هذه الأحداث نادرة الحدوث، وأنّ عُلماء الفلك ربما لا يشاهدون الكيلونوفا الناتِجة من الأساس.

ولكن إذا حدثت واحدة -لنقُل في واحدة من المجرات التابعة لدرب التبانة- سوف يكون هذا سببًا قويًا لتُسرِع إلى تليسكوب وتشهد لحظات سطوع وخفوت خاطِف لنجم جديد مُذهِل، لن تكون هنُاك أي مخاطِر تقريبًا، ولكنَّ الفوائد فجيلنا من عُلماء الفلك سوف يكون لديه انفجار النجم 1987A الخاص به ليقوموا بتحليله.

يقول فرانك: «هذا حدث يحدث مرة واحدة في العمر، لذلك سوف نرغب في استخدام كل الموارِد الفلكية المُتاحة لمُتابعة هذا الحدث.

ينبغي علينا تذكُّر التفكير فيما بعد الانفجار الأولّي، بعض الأشياء قد تستمر بالحدوث وينبغي علينا أن نُراقب ما يحدث».

مازال اهتمام عُلماء الفلك منصب على الكيلونوفا الخاصة بمجرّة NGC 4993، وحتى الآن قامت الحركة المدارية للأرض بوضع الشمس بيننا وبين المجرة البعيدة، مما أدى إلى إخفاء الشفق المُتلاشي للكيلونوفا.

عندما أُتيحت لنا الرؤية في ديسمبر، العديد من تلسكوبات العالم توجّهت نحو الرُقعة الصغيرة من السماء التي تحتوي على الاندماج.

في الوقت الحاليّ، الأوراق البحثية سوف تظل تُكتَب وتُنشَر، مِهَن مُستقرة، شهرة عالية، وسوف يستمر العِلم بالتقدم، وانتظر اللمحة المُحتَمَلة القادِمة من الكيلونوفا، همسة نجم نيتروني مُندمِج أو إذا كُنّا محظوظين، شيء جديد كُليًّا.

• ترجمة: بسام محمد عبد الفتاح.
• تدقيق: صهيب الأغبري.
• تحرير: عيسى هزيم.
• المصدر