ما هو السوبرنوفا - أو لماذا تنفجر النجوم ، مكونة الكون كما نعرفه

رأس المستعر الأعظم

هناك عدة طرق لموت نجم ، لكن بشكل عام يميل الناس إلى التفكير في النجوم على أنها تخرج بانفجار.

يشير مصطلح 'المستعر الأعظم' إلى الانفجارات النشطة للغاية التي تحدث عندما تصل نجوم معينة إلى نقاط معينة في دورات حياتها. يمكن للمستعرات الأعظمية في كثير من الأحيان أن تتفوق لفترة وجيزة على مجرات كاملة من مليارات النجوم ، وتحدث دمارًا تامًا على أي شيء سيئ الحظ بما يكفي لتكون في غضون مائة سنة ضوئية أو نحو ذلك من الحدث. لكن المستعرات الأعظمية ليست مجرد أحداث طبيعية مذهلة - إنها كذلك ال أهم نوع من الأحداث لتطوير المادة المعقدة ، وبالتالي ، الحياة.



تُظهر هذه الصورة المركبة البحث عن المستعر الأعظم ، الملقب بـ Refsdal ، باستخدام تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا / وكالة الفضاء الأوروبية. تُظهر الصورة إلى اليسار جزءًا من المراقبة الميدانية العميقة لمجموعة المجرات MACS J1149.5 + 2223 من برنامج Frontier Fields. تشير الدائرة إلى الموضع المتوقع لأحدث ظهور للمستعر الأعظم. إلى أسفل اليمين يظهر حدث تقاطع أينشتاين من أواخر عام 2014. تُظهر الصورة الموجودة في أعلى اليمين ملاحظات هابل من أكتوبر 2015 ، والتي تم التقاطها في بداية برنامج المراقبة لاكتشاف أحدث ظهور للمستعر الأعظم. تُظهر الصورة الموجودة أسفل اليمين اكتشاف Refsdal Supernova في 11 ديسمبر 2015 ، كما تنبأت عدة نماذج مختلفة.

تُظهر هذه الصورة المركبة البحث عن المستعر الأعظم ، الملقب بـ Refsdal ، باستخدام تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا / وكالة الفضاء الأوروبية. تُظهر الصورة إلى اليسار جزءًا من المراقبة الميدانية العميقة لمجموعة المجرات MACS J1149.5 + 2223 من برنامج Frontier Fields. تشير الدائرة إلى الموضع المتوقع لأحدث ظهور للمستعر الأعظم. إلى أسفل اليمين يظهر حدث تقاطع أينشتاين من أواخر عام 2014. تُظهر الصورة الموجودة في أعلى اليمين ملاحظات هابل من أكتوبر 2015 ، والتي تم التقاطها في بداية برنامج المراقبة لاكتشاف أحدث ظهور للمستعر الأعظم. تُظهر الصورة الموجودة أسفل اليمين اكتشاف Refsdal Supernova في 11 ديسمبر 2015 ، كما تنبأت عدة نماذج مختلفة.



تصور الفنانين من النجوم الأولى. حقوق الصورة: ويكيبيديا

تصور الفنانين من النجوم الأولى. حقوق الصورة: ويكيبيديا

أولاً ، لماذا يحدث المستعر الأعظم. بشكل أساسي ، عندما يتجمع ما يكفي من الغاز في مكان واحد ، يبدأ في الحصول على كتلة كافية لبذل قدر كبير من طاقة الجاذبية ، مركزة بشكل أقوى على مركز السحابة الشبيهة بالكرة المتنامية. عندما يتراكم هذا الضغط فوق نقطة معينة ، تبدأ ذرات الهيدروجين في مركز الكرة في الانصهار ، مما يؤدي إلى اشتعال كرة الغاز إلى نجم - عظيم! ولكن في جميع الأوقات ، مع استمرار النجم في العيش والحرق ، ومن المحتمل أن يكتسب مادة جديدة أثناء تقدمه ، هناك تفاعل بين الضغط الخارجي للتفاعل الحراري ، والضغط الداخلي لجاذبية النجم.



مع احتراق النجم على مدى مليارات السنين ، يصبح الضغط الخارجي أضعف ، بينما يظل حجم قوة الجاذبية كما هو إلى حد كبير. لذلك ، عندما يبرد نجم صغير أو متوسط ​​الحجم ، فإن إمكاناته الجاذبة تهيمن ، ولكن نظرًا لأنه نجم صغير إلى حد ما ، فإن هذه الإمكانية أضعف من أن تفعل أكثر من مجرد الاستمرار في تثبيت النجم معًا. يسمى هذا النجم المبرد بأمان بالقزم الأبيض. عتبة الكتلة التي تحتها لن يخلق النجم ما يكفي من قوة الجاذبية لإحداث مستعر أعظم يسمى Chandrasekhar Limit ، والتي تقع عند حوالي 1.4 مرة من كتلة الشمس. إذا كنت أصغر من ذلك ، فيمكنك توقع خروج نجمي هادئ نسبيًا.

سوبرنوفا 5

المستعرات الأعظمية شديدة السطوع لدرجة أنها تتألق حتى على خلفية المجرات.

ومع ذلك ، لا نحتاج إلى التخلي عن الأمل في أن يتمكن قزم أبيض من إنهاء حياته ببعض الألعاب النارية. لا تزال الأقزام البيضاء نجومًا ، ومن حيث المبدأ يمكن إشعالها من جديد. يمكن أن يحدث هذا بإحدى طريقتين. إما أنه يمكن أن يكتسب كتلة كافية لإنشاء سخيف مقدار الضغط في اللب ، وصهر الكربون (على عكس الهيدروجين والهيليوم) ، مما يتسبب في تفاعل اندماج سريع يتسبب في انفجار النجم.



من ناحية أخرى ، إذا كان قلب القزم الأبيض مصنوعًا في الغالب من النيون ، كما هو الحال بالنسبة للبعض ، فسيخضع لانهيار لب لا يختلف عن ذلك الذي أشعل النجم في المقام الأول. ينتج عن هذا الانهيار الفائق أيضًا انفجار نجمي ، لكنه هذه المرة يترك وراءه نجمًا نيوترونيًا. يحدث هذا دائمًا تقريبًا في الأنظمة الثنائية مثل هذا نظام نجمتين حيث يقترب نجم واحد ببطء من حد Chandrasekhar عن طريق امتصاص المادة من شريكه. نظرًا لأن علماء الفلك حاليًا لا يملكون أي طريقة لرؤية ما يوجد في قلب النجم المتنامي ، فهم لا يعرفون أي المسارين سيتبعهما بمجرد تجاوزه لهذا الحد.

تحتوي هذه الصورة لبقايا المستعر الأعظم تايكو على دليل على اصطدام نجمتين.

تحتوي هذه الصورة لبقايا المستعر الأعظم تايكو على دليل على اصطدام نجمتين.

لذا ، هذا ما يحدث عندما قزم ابيض يتجاوز حدود Chandrasekhar ، لكن الأقزام البيضاء تعتبر بالفعل نجوما ميتة إلى حد كبير. النجوم أكبر من 1.4 شمس وهي لا تزال على قيد الحياة (ويمكن أن تحصل على الكثير ، كثير أكبر من ذلك) لها دورات حياة مختلفة. النجم العملاق الأحمر سوف يحترق ببطء ، وبالتالي ستهيمن الجاذبية كما كان من قبل - ولكن هذه المرة ، هذه الجاذبية قوية بما يكفي بحيث إذا لم يتم تعويضها عن طريق الاندماج ، يستطيع يخلق انهيار النواة ويطلق سوبرنوفا. نجوم فوق 1.4 كتلة شمسية لكن أدناه تميل حوالي ثلاث كتل شمسية إلى الانهيار لتشكل نجومًا نيوترونية ، تمامًا مثل انهيار قلب قزم أبيض ، كما هو موضح أعلاه.

النجوم الأثقل من حوالي ثلاثة من شمسنا تنهار أيضًا ، لكنها في الواقعاستمر ويمكن أن تشكل ثقبًا أسود. هذه هي النتيجة الأكثر شهرة لموت نجم ، لكنها في الواقع تحدث فقط في أقلية صغيرة من النجوم. الثقوب السوداء عديدة إلى حد ما في الكون (على سبيل المثال ، هناك ثقب أسود هائل في مركز كل مجرة ​​رئيسية) لكنها لا تزال أقل شيوعًا من الأنواع الأخرى من بقايا النجوم.

فنان

انطباع الفنان عن نظام نجمي ثنائي. (الائتمان: ناسا)

هناك طرق أخرى أقل شيوعًا لبدء مستعر أعظم. على سبيل المثال ، في حين أن معظم الأقزام البيضاء التي تكتسب كتلة جديدة ستفعل ذلك ببطء ، وتتجه ببطء نحو حد Chandrasekhar قبل أن تنفجر أثناء مرورها ، فإن بعض النجوم الأخرى ستكتسبالخاص بك من الكتلة دفعة واحدة (مثل الاصطدام النجمي المباشر) وطريقة الصاروخ ،الطريق تجاوز هذا الحد قبل أن تتاح لهم فرصة البدء في الانهيار. يمكن أن تختلف هذه الأنواع بشكل كبير من حيث إنتاجها الإشعاعي ، ويهتم العلماء بآلياتها وتأثيراتها الفوضوية وغير المفهومة جيدًا.

سوبرنوفا 2المستعرات الأعظمية من أنواع مختلفة لها في الواقع بعض التطبيقات المفيدة إلى حد ما في العالم الحقيقي ، على الأقل لعلماء الفلك. على وجه الخصوص ، يبدو أن المستعرات الأعظمية من النوع Ia (النوع القزم الأبيض الخاضع للاندماج الكربوني من الأعلى) ترسل إشارات موحدة مرة بعد مرة. وقد أدى ذلك إلى أن يطلق عليها اسم 'الشموع القياسية' في علم الفلك ، نظرًا لأن اتساقها يمكن أن يجعلها مفيدة كعصا قياس بصرية. ومع ذلك ، يبدو أن الأبحاث الحديثة تشير إلى أنه في حين أنها مفيدة ، فقد تكون أقل موثوقية قليلاً مما كان يعتقد سابقًا. على الأقل ، من المحتمل أن يكون هناك تباين أكبر في كيفية تقدم المستعرات الأعظمية من النوع Ia أكثر مما كان يُعتقد سابقًا.

ومع ذلك ، قلت إن المستعرات الأعظمية موجودةأهم الأحداث للمادة المعقدة ، وليس فقط لأنها كبيرة ورائعة ومفيدة. حسنًا ، ستلاحظ أنه في الشرح أعلاه ، تحدثنا عن اندماج اشتعال الكربون. الكربون هو أثقل معدن (النيون أثقل ، لكنه ليس فلزًا) تخلقه النجوم في حالتها الطبيعية. هذا هو القول: إذا كنت تريد عناصر أثقل مثل الصوديوم أو الرصاص أو الذهب أو اليورانيوم ، فستحتاج إلى طاقة أكبر مما يمكن أن يوفره نجم عملاق أحمر قديم. وما الذي يحتوي على طاقة أكثر من النجم؟ نجم يحتضر.

عمليا كل شيء تتفاعل معه ، في وقت ما ، تم التخلص منه من قبل نجم في لحظاته الأخيرة. الأرض عبارة عن مجموعة صخرية من الحطام الذي تخلصت منه المستعرات الأعظمية ، وكذلك المذنبات والكويكبات وكل شيء آخر يتكون من مادة ثقيلة. ونحن ، كوننا مصنوعون من المادة التي تجمعت في الأرض ، نتكون من شظايا المستعر الأعظم أيضًا. هذا هو السبب في أن كارل ساجان قال إننا نجوم - لأننا ، بطريقة حقيقية للغاية ، نحن كذلك.

تحقق من سلسلة 2007es.com Explains الخاصة بنا للحصول على تغطية أكثر عمقًا لأهم الموضوعات التقنية اليوم.

Copyright © كل الحقوق محفوظة | 2007es.com