كيف تزن التيتانيوم-44 في المستعر الأعظم: التفاعل النووي الذي يحدد توهج أشعة غاما سريع

الأصل: "Revised $$^{45}$$V($$p,γ$$)$$^{46}$$Cr reaction rate and its impact on the production of $$^{44}$$Ti in core-collapse supernovae"
· R. S. Sidhu, Y. Luo, C. Sarma, M. Wiescher, X. Xu
arXiv:2608.17757v1 · 2026-08-18 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
قياس دقيق لكتلة نواة الكروم يغير حساب التيتانيوم-44 الذي يتوهج بعد انفجار النجم.

عندما ينفجر نجم ضخم كمستعر أعظم، تتشكل نوى ثقيلة في أعماقه خلال ثوانٍ معدودة. ومن بينها التيتانيوم-44، وهو نظير مشع يبعث أشعة غاما لسنوات بعد ذلك. تعتمد كمية التيتانيوم-44 المتبقية على تفاعل نووي واحد: يلتقط البروتون نواة الفاناديوم-45، محولاً إياها إلى كروم-46. يشبه هذا بابًا ضيقًا يهرب من خلاله جزء من التيتانيوم من سلسلة التخليق.

مؤخرًا، قام الفيزيائيون بقياس هذا التفاعل مباشرة لأول مرة، لكن الدقة كانت محدودة بسبب عدم اليقين في كتلة الكروم-46. الآن، باستخدام قيمة كتلة جديدة أدق بأربع مرات، ارتفع معدل التفاعل عند درجات حرارة الانفجار النجمي إلى 69%. في نموذج مستعر أعظم كتلته 20 كتلة شمسية، أدى ذلك إلى زيادة ناتج التيتانيوم-44 في المادة المقذوفة بنسبة 26%.

التيتانيوم-44 هو المصدر الرئيسي لتوهج أشعة غاما من بقايا المستعرات العظمى الشابة. اضمحلاله يسمح لعلماء الفلك بـ"رؤية" الانفجارات الحديثة في مجرتنا.

المثير للاهتمام أن التغييرات بالنسبة للمستعر الأعظم 1987A شبه معدومة. السبب في تكوين المقذوفات: إذا كانت تحتوي على الكثير من البروتونات الحرة، فإن التفاعل يحدث بنشاط، أما إذا كانت المادة أغنى بالنيوترونات، فإن البروتونات تكون قليلة ويكون "الباب" مغلقًا تقريبًا. وهكذا، فإن التيتانيوم-44 حساس لمدى "بروتونية" الانفجار.

التيتانيوم-44 يضمحل بعمر نصف يبلغ حوالي 60 عامًا — لحظة بمقاييس فلكية، لكنها كافية لجعل بقايا المستعر الأعظم تتوهج بأشعة غاما لعقود.

العلماء
Enrico FermiAugustin-Louis CauchyChristiaan HuygensEmmy NoetherIsaac NewtonSubrahmanyan Chandrasekhar
المفاهيم
معدل التفاعل كتلة حرجة تخليق العناصر في المستعرات العظمى فجوة الكتلة في التفاعل النووي