السوبرنوفا ( Super Nova ) عبارة عن انفجار نجم؛ وهي مهمة جدا من أجل فهم مجرتنا؛ فهي تقوم بتسخين الوسط بين النجمي، و توزع العناصر الثقيلة على طول المجرة، و تسرع الأشعة الكونية.
لكن ما الذي يسبب انفجار النجم؟ و هل هناك أكثر من نوع من السوبرنوفا؟
في الواقع، يبدو أنه هناك نوعين منفصلين من السوبرنوفا- تلك التي تحدث من أجل نجم مفرد فائق الكتلة و تلك التي تحدث بسبب انتقال الكتلة إلى قزم أبيض في نظام ثنائي. و كما سترى على أية حال، إن الأمر الذي يميز بين النوعين هو السبب الكامن وراء حصول الانفجار.
1- السوبرنوفا الناتجة عن نجم مفرد فائق الكتلة
تنتهي حياة النجوم، التي تمتلك كتلة تساوي 8 أضعاف كتلة الشمس أو أكثر، بطريقة مذهلة؛ فهي تُعاني من حدث سوبرنوفا.
يحصل انفجار السوبرنوفا عندما لا تتواجد كمية كافية من الوقود من أجل حدوث عملية الاندماج النووي في قلب النجم لإنشاء الضغط اللازم و المتجه للخارج و الذي يوازن السحب الثقالي المتجه للداخل و الناتج عن الكتلة الهائلة للنجم.
أولا، سوف يقوم النجم بالتضخم إلى عملاق فائق أحمر... على الأقل عند الحدود الخارجية.
في الداخل، يخضع قلب النجم النيتروني للجاذبية ويبدأ بالانكماش؛ وخلال انكماشه، يصبح أشد سخونة و كثافة. تبدأ عندها سلسلة جديدة من التفاعلات النووية بالحدوث، و تقوم بشكل مؤقت بإيقاف انهيار القلب.
لكن للأسف، الأمر مؤقت!
عندما يحتوي القلب بشكل رئيسي على الحديد فقط,، فلن يتبقى لديه أي شيء آخر لكي يقوم بعملية الاندماج النووي.
تتوقف عملية الاندماج النووي في القلب(فبسبب البنية النووية للحديد، لن يحصل اندماج نووي للحديد في سلسلة العملية الطاقية. و لأن إنتاج الطاقة لن يستمر، فبالتالي سوف يبدأ النجم بالانهيار).
في أقل من ثانية، يبدأ النجم مرحلته الأخيرة من الانهيار الثقالي. ترتفع درجة حرارة القلب إلى أكثر من 100 مليار درجة خلال انسحاق ذرات الحديد معا.
تتغلب قوى الجاذبية على قوى التنافر بين النوى؛ ولذلك ينضغط القلب و لكنه ينتفض بعد ذلك؛ وتنتقل الطاقة الناتجة عن هذا الانتفاض إلى غلاف النجم الذي يقوم بعد ذلك بالانفجار و يُنتج موجة صدمة.
تَسخن المواد في الطبقات الخارجية للنجم مع استمرار مواجهتها لموجة الصدمة، و تقوم بالانصهار لتشكل عناصر جديدة و نظائر مشعة. تقوم الصدمة بعد ذلك بدفع المواد بعيدا إلى الفضاء؛ وتعرف المادة التي تنفجر مبتعدة عن النجم في هذه المرحلة ببقايا السوبرنوفا.
كل ما يتبقى من النجم الأصلي هو قلب فائق الكثافة و صغير ومكون في الغالب وبشكل كامل من النيوترونات—نجم نيتروني.
أو، إذا كان النجم الأصلي فائق الكتلة (لنقل 15 ضعفا أو أكثر من كتلة الشمس)، حينها حتى النجوم النيترونية لا يمكنها أن تحافظ على القلب... و يتشكل حينها ثقب أسود.
تقوم المواد الساخنة الناتجة عن السوبرنوفا -النظائر المشعة، و الالكترونات الحرة التي تتحرك ضمن الحقل المغناطيسي الشديد للنجم النيتروني -بإنتاج أشعة اكس و أشعة غاما؛ و هي فوتونات عالية الطاقة يتم استخدامها من قبل الفيزيائيين الفلكيين لدراسة ظواهر السوبرنوفا و النجوم النيترونية.
2- قزم بني يخضع لعملية نووية حرارية
نوع آخر من السوبرنوفا هو الانفجار المفاجئ لنجم قزم أبيض موجود في نظام نجمي ثنائي.
يُعتبر القزم الأبيض نهاية المطاف للنجوم التي تصل كتلتها إلى حوالي 8 أضعاف كتلة الشمس؛ ويمتلك القزم الأبيض المتبقي كتلة تبلغ حوالي 1.4 كتلة الشمس، و هو بحجم الأرض تقريبا.
في الأنظمة الثنائية، عادة ما تكون صحبة القزم الأبيض عبارة عن عملاق أحمر؛ ويمكن أن تكون النجوم على قرب كاف من بعضها البعض و يكون العملاق الأحمر أيضا كبيراً بشكل كافٍ بحيث تجري المادة منه باتجاه القزم الأبيض.
تتسبب المادة الساقطة من النجم المرافق باتجاه القزم الأبيض في ارتفاع كتلته لتبلغ 1.4 ضعف كتلة الشمس (تُدعى هذه الكتلة بحد تشاندرا سيغار -تكريماً للعالم الذي اكتشفها)؛ وعند حدوث ذلك، سيزداد الضغط في مركز القزم الأبيض و سيزيد عن العتبة التي يحتاجها الكربون و الأكسجين لينصهرا عبر عملية الاندماج النووي الحراري.
عند تجاوز هذه العتبة، يبدأ الاندماج النووي الحراري لهذه العناصر بشكل غير متحكم به على الإطلاق؛ ويؤدي هذا الأمر إلى انفجار نووي حراري لكامل النجم؛ و لا يترك هذا الانفجار أي شيء ورائه -عدا بعض العناصر التي بقيت من القزم الأبيض أو التي صِيغت ضمن انفجار السوبرنوفا.
من بين العناصر الجديدة، يظهر النيكل المشع الذي يُحرر كمية هائلة من الطاقة بما فيها الإشعاع المرئي؛ وتميل عملية تطور هذه الأنواع من السوبرنوفا لأن تكون جميعها متشابه.
0 التعليقات
