المُستعرات العُظمى فائقة اللمعان (بالإنجليزية: super-luminous supernova)‏ هي نوع من الانفجارات النجمية ذات لمعان أعلى بعشر مرات أوأكثر من المُستعرات العُظمى العادية. مثل المُستعرات العُظمى، يظهر أنّ المُستعرات العُظمى فائقة اللمعان تتولد بواسطة عدة آليات تُكتشف بسهولة عن طريق المنحنيات والأطياف الضوئية. توجد نماذج متعددة تشرح الظروف التي يمكن حتى تُنتج المُستعرات العُظمى فائقة اللمعان، بما في ذلك الانهيار اللبّي في النجوم ذات الكتلة الضخمة على وجه الخصوص، أوالنجوم المغناطيسية التي تُكمل دورةً حول نفسها جميع ميلّي ثانية، أوالتفاعل مع المواد المحيطية بالنجوم، أوالمُستعرات العة ظمى مزدوجة عدم الاستقرار.

لم تُكتشف أول المُستعرات العُظمى فائقة اللمعان المرتبطة بانفجارات أشعة جاما المُسماة إس إذا 2003 دي إتش، حتى عام 2003، وذلك عندما أضاء انفجار أشعة جاما المُسمى جي آر بي 030329  كوكبة الأسد. مثّل انفجار إس إذا 2003 دي إتش وفاة نجمٍ ذي كتلةٍ أكبر بنحو25 مرة من كتلة شمسنا، إذ انبعثت المواد المتفجرة بسرعةٍ أعلى من عُشر سرعة الضوء.

في يونيو2018 ، رُصد انفجار إيه تي 2018 كاو، وتبين أنه انفجار فلكي قويٌ للغاية، إذ كان أكثر لمعاناً بنحوعشرة - 100 مرة من المستعرات العُظمى العادية.

اليوم، يُعتقد أنّ المُستعرات العُظمى فائقة اللمعان تنتج عن النجوم التي تتمتع بكتلة أكبر من كتلة شمسنا بنحو40 مرة أوأكثر.

التصنيف

أوضحت اكتشافات الكثير من المُستعرات العُظمى فائقة اللمعان في القرن الحادي والعشرين أنها لم تكن فقط أكثر لمعاناً بعشر مرات من معظم المُستعرات العُظمى، بل من غير المحتمل أيضاً حتى تكون طاقتها ناتجةً عن الاضمحلال الإشعاعي العادي المسؤول عن الطاقات الصادرة من المستعرات العظمى التقليدية.

يستخدم الفهماء مخطط تصنيفٍ منفصلٍ للمستعرات العظمى فائقة اللمعان لتمييزها عن أنواع المُستعرات العُظمى التقليدية، من النوع الأول إيه  والنوع الأول بي/ الأول سي والنوع الثاني، عن طريق التمييز بين العلامات الطيفية المميزة للأحداث المنقوصة والغنية بالهيدروجين.

تُصنَّف المُستعرات العُظمى فائقة اللمعان الغنية بالهيدروجين على أنها من النوع الثاني إس إل إس إذا 2، إذ يُرصد مرور الإشعاع عبر العتامة المُتغيرة لغلاف الهيدروجين السميك والمتوسع. تُصنف معظم الأحداث منقوصة الهيدروجين على أنها من النوع الأول إس إل إس إن، إذ يُنتَج إشعاعها المرئي من غلاف متوسع كبير من المواد التي تستمد طاقتها بواسطة آلية غير معروفة. هناك مجموعةٌ ثالثة أقل شيوعاً من المستعرات العُظمى فائقة اللمعان، وهي منقوصة الهيدروجين أيضاً ولامعةٌ بشكل غير طبيعي، ولكن من الواضح أنها تستمد طاقتها من النشاط الإشعاعي للنيكل 56.

يجد عدد متزايدٌ من الاكتشافات أنّ بعض المُستعرات العُظمى فائقة اللمعان لا تتوافق مع هذه الفئات الثلاثة بشكلٍ كامل، لذلك اُدرج المزيد من الفئات الفرعية أوالأحداث الفريدة. تُظهر الكثير المُستعرات العُظمى فائقة اللمعان من النوع الأول أطيافاً تفتقر للهيدروجين أوالهيليوم، لكنها تتمتع بانحناءات ضوئية تُشابه المُستعرات العُظمى التقليدية من نوع الأول سي، وتُصنف الآن على أنها مستعرات عُظمى فائقة اللمعان من النوع إس إل إس إذا - الأول سي.

نماذج الفيزياء الفلكية

اقتُرحت مجموعة متنوعة من الآليات لشرح الأحداث ذات اللمعان الأكبر بعشر مراتٍ أوأكثر من المُستعرات العُظمى النموذجية. يعتبر نموذج النجم المُنهار ونموذج المواد المحيطة بالنجوم مقبولان بشكل عام إذ رُصد عددٌ من الأحداث التي ينطبق عليها النموذجان بشكل جيد. ما تزال النماذج الأخرى مقبولةً بشكل غير مؤكد أوأنها ذات أساس نظري بحت.

نموذج النجم المُنهار

نموذج النجم المُنهار هونوع من المُستعرات العُظمى فائقة اللمعان التي تُنتج جُرماً ينهار على نفسه بعمل الجاذبية، أي ثقبٍ أسود. استُخدم هذا المصطلح سابقاً للإشارة إلى المنتج النهائي للانهيار الجاذبي، وهوالثقب الأسود النجمي. يُستخدم المصطلح اليوم للإشارة إلى نموذجٍ محددٍ لانهيار نجمٍ سريع الدوران. عندما ينهار لبّ نجمٍ ذي كلتةٍ تُعادل 15 ضعف كتلة شمسنا على الأقل -على الرغم من أنّ الهجريب الكيميائي ومعدل الدوران مُهمّان أيضاً- لا تكفي طاقة الانفجار لقذف الطبقات الخارجية للنجم، وبالتالي سينهار مكوّناً ثقباً أسود دون إنتاج انفجار مستعر أعظم مرئي.

ينتج انفجار المُستعر الأعظم عن النجوم التي تمتلك لُبّاً ذا كتلة أقل من ذلك المستوى، أي في حدودخمسة - 15 ضعف كتلة الشمس، ولكن يسقط الكثير من الكتلة المقذوفة على اللبّ المُتبقي، فينهار هوالآخر مكوّناً ثقباً أسود. إذا كان هذا النجم يدور ببطء، فسوف ينتج عنه مُستعرٌ أعظم باهت، ولكن إذا كان النجم يدور بسرعةٍ كافية، فسينتج عن تساقط المواد نحوالثقب الأسود تدفقات مادية نسبية. ونتيجة الطاقة التي تنقلها هذه التدفقات المادية إلى الغلاف المقذوف،قد يكون الانفجار المرئي ألمع بكثير من المستعر الأعظم النموذجي. تحمل هذه التدفقات المادية جسيماتٍ عالية الطاقة وأشعة جاما نحوالخارج مباشرةً، وبالتالي نُنتج انفجارات الأشعة السينية أوأشعة جاما؛ يمكن حتى تستمر التدفقات المادية لعدة ثوانٍ أوأكثر وتتوافق مع انفجارات أشعة جاما طويلة الأمد، لكن لا يظهر أنّها تُفسر انفجارات أشعة جاما قصيرة الأمد.

تتمتع النجوم التي تمتلك لُبّاً ذا كتلة في حدودخمسة – 15 ضعف كتلة الشمس بكتلةٍ إجمالية في حدود 25 – 90 ضعف كتلة الشمس، على افتراض حتى النجم لم يخسر الكثير من كتلته. ستستمر هذه النجوم في الحِفاظ على غلافها الهيدروجيني وسوف تنفجر، فينتُج مُستعر أعظم من النوع الثاني. رُصدت المُستعرات العُظمى الخافتة من النوع الثاني، ولكن لم يُرصد أي مُرشحٍ ليكون مستعراً أعظماً فائق اللمعان من النوع الثاني بشكلٍ مؤكد (باستثناء النوع الثاني إذا الذي لا يُعتقد أنه مُستعرٌ أعظم ذوتدفقٍ مادي). لن تصل إلى هذه الفترة من حياتها سوى جمهرة النجوم الثالثة الأقل معدنية مع فقدان القليل من كتلتها. ستفقد النجوم الأخرى، بما في ذلك معظم النجوم المرئية لنا، معظم طبقاتها الخارجية بسبب لمعانها الشديد لتصبح نجوماً من نوع وولف رايت. تقترح بعض النظريات أنّ هذه النجوم يفترض أن تُنتج مستعراتٍ عظمى من النوع الأول بي أوالنوع الأول سي، لكن لم تُرصد أيٌ من هذه الأحداث في الطبيعة حتى الآن. من المُرجح حتىقد يكون الكثير من المُستعرات العُظمى فائقة اللمعان المرصودة من النوع الأول سي. دائماً تقريباً ما تكون المُستعرات المرتبطة بانفجارات أشعة جاما من النوع الأول سي، كونها مرشحةً جيدة جداً لإنتاج التدفقات المادية النسبية بسبب سقوط المواد نحوالثقب الأسود. ومع ذلك، لا تتوافق جميع أنواع المُستعرات العُظمى فائقة اللمعان من النوع الأول سي مع انفجارات أشعة جاما المرصودة، لكن الأحداث ستكون مرئيةً فقط إذا كانت إحدى التدفقات المادية موجهةً نحونا.

في السنوات الأخيرة، زادت بيانات الرصد الكثيرة حول انفجارات أشعة جاما طويلة الأمد من فهمنا لهذه الأحداث بشكل كبير وبيّنت حتى نموذج النجوم المنهارة ينتج انفجارات تختلف فقط بالتفاصيل عن المُستعرات العُظمى العادية ويتراوح مدى طاقتها بين المعدل الطبيعي تقريباً وحوالي 100 ضعف تقريباً.

إحدى الأمثلة الجيدة على المُستعرات العُظمى فائقة اللمعان هوالمُستعر الأعظم المُسمى إس إذا 1998 بي دابليوالذي ارتبط مع انفجار أشعة جاما المُسمى جي آر بي 980425. يصنف هذا المُستعر على أنه من النوع الأول سي؛ بسبب خصائصه الطيفية المميزة في نطاق الطيف الراديوي، ما يشير على وجود موادٍ نسبية.

نموذج المواد المحيطة بالنجوم

امتلكت جميع المُستعرات العُظمى فائقة اللمعان المرصودة تقريباً أطيافاً مماثلة للمُستعرات العُظمى من النوع الأول سي أوالثاني إن. يُعتقد أنّ المُستعرات العُظمى فائقة اللمعان من النوع الأول سي Ic تُنتج بواسطة التدفقات المادية بسبب سقوط المواد نحوثقبٍ أسود، لكن تمتلك المُستعرات العُظمى فائقة اللمعان من النوع الثاني إذا انحناءات ضوئية مختلفة كثيراً ولا ترتبط مع انفجارات أشعة جاما. تُوجد المُستعرات العُظمى من النوع الثاني إذا داخل السُدم الكثيفة التي نتجت على الأرجح عن النجوم الأصلية نفسها، ويُعتقد حتى هذه المواد المُحيطة بالنجوم هي سبب اللمعان الإضافي. عندما تجتمع المواد المقذوفة من المُستعر الأعظم العادي الأولي مع المواد السّديمية الكثيفة أوالغبار بالقرب من النجم، تُحوّل الموجات الصدمية الطاقة الحركية بكفاءةٍ إلى إشعاعٍ مرئي. يُعزز هذا التأثير بشكلٍ كبيرٍ المدة الزمنية الممتدة والمُستعر الأعظم اللّامع للغاية، على الرغم من أنّ الطاقة المتفجرة الأولية كانت هي نفسها الصادرة عن المُستعرات العُظمى العادية.

على الرغم من القدرة المُحتملة لأيّ نوع من المُستعرات العظمى على إنتاج المُستعرات العُظمى فائقة اللمعان من النوع الثاني إن، تقترح القيود النظرية على أحجام المواد المحيطة بالنجوم وكثافتها أنها ستُنتج دائماً تقريباً من النجم المركزي الأصلي مباشرةً قبل انفجار المُستعر الأعظم المرصود. من المُرجّح حتى تكون هذه النجوم من النوع العملاق الفائق أوالأزرق المُتغير شديد الإضاءة اللذين يظهر أنهما يُعانيان من خسارةٍ كبيرة في كُتلتهما، بسبب عدم استقرار حدّ إدنجتون، على سبيل المثال، المُستعر الأعظم المُسمى إس إذا 2005 جي إل.

المراجع