ابرنواخترها
قسمت هفتم فانوس‌های کیهانی

قسمت هفتم فانوس‌های کیهانی | ابرنواخترها

تا به این‌جا دریافتیم که ستارگان نیز مانند ما انسان‌ها، متولد می‌شوند، زندگی می‌کنند و می‌میرند. اما زندگی تمام آن‌ها، به شکلی یکسان پایان نخواهد یافت. برخی مانند خورشید ما، مرگی بسیار آرام را تجربه می‌کنند؛ حال آن‌که مرگ ستارگانی با جرمی بسیار بیشتر از خورشید، بسیار سریع و خشن خواهد بود: این فانوس‌های کیهانی، زندگی خود را با نمایشی مرگبار به پایان خواهند رساند: از طریق انفجارهای عظیمی که آن‌ها را با نام «انفجارهای ابرنواختری» (Supernova Explosion) می‌شناسیم.

انفجارهای ابرنواختری، می‌توانند با درخشش خود در مدت زمان کوتاهی، نور کل کهکشان را تحت تأثیر قرار دهند و مقدار انرژی تابشی آن، بیش از تمام انرژی است که خورشید ما در عمر خود تابش می‌کند. ابرنواخترها همچنین منابع تولید عناصر سنگین در جهان هستند. به گفته ناسا، این انفجارها، عظیم‌ترین انفجارهایی هستند که در فضا رخ می‌دهند.
به طور متوسط، کهکشانی به اندازه راه‌شیری هر ۵۰ سال یک بار شاهد یک انفجار ابرنواختری خواهد بود. به عبارت دیگر، در هر ثانیه در گوشه‌ای از کیهان ستاره‌ای منفجر می‌شود، و برخی از این انفجارها، چندان از زمین دور نیستند. حدود ۱۰ میلیون سال قبل، یک خوشه ابرنواختری، «حباب محلی» (Local Bubble) را به وجود آورد؛ حبابی بادام‌زمینی شکل از جنس گاز به پهنای ۳۰۰ سال نوری در فضای میان‌ستاره‌ای، که منظومه شمسی را در برگرفته است.
به طور کلی، یک ستاره به دو روش می‌تواند تبدیل به ابرنواختر شود:
ابرنواختر نوع I: ستاره مقدار زیادی ماده را از یک همسایه نزدیک می‌بلعد، تا آن‌جا که همجوشی هسته‌ای در آن شروع شود و انفجار رخ دهد.
ابرنواختر نوع II: ستاره خالی از سوخت هسته‌ای می‌شود، تحت گرانش خود رمبش کرده و منفجر می‌شود.

ابرنواخترهای نوع II

space_supernova_explosion_018153_

تصویری هنرمندانه از شکل‌گیری یک ابرنواختر نوع II

ستاره‌ای که بخواهد به عنوان چنین ابرنواختری منفجر شود، باید بارها از خورشید سنگین‌تر باشد(جرمی حدود ۸ الی ۱۵ برابر خورشید داشته باشد.) این ستاره‌ها نیز همانند خورشید، زمانی که سوخت هیدروژن خود را به پایان می‌رسانند، شروع به سوزاندن هلیوم در هسته خود می‌کنند. با این تفاوت که جرم و فشار کافی برای سوزاندن عنصر سنگین‌تری مانند کربن نیز در آن‌ها وجود دارد. در ادامه، مراحل زیر رخ می‌دهند:
رفته رفته عناصر سنگین‌تر در مرکز ستاره شکل گرفته و به حالت لایه لایه، مانند یک پیاز در می‌آیند. هرچه عنصری سبک‌تر باشد، لایه بیرونی‌تری را شکل خواهد داد.
زمانی که هسته ستاره، حد جرمی مشخصی به نام «حد چاندراسخار»(Chandrasekhar limit) را بگذراند، ستاره از درون منفجر می‌شود. (به همین دلیل، این ابرنواخترها با نام ابرنواخترهای رمبش-هسته‌ای شناخته می‌شوند.)
دمای هسته بالا رفته و چگال‌تر می‌شود.
در نهایت، موج ناشی از انفجار هسته، به لایه‌های بیرونی‌تر ستاره وارد شده و مواد ستاره‌ای را در فضا پراکنده می‌کند. در این زمان، یک انفجار ابرنواختری شکل گرفته است.
آن‌چه از این انفجار باقی می‌ماند، جسمی بسیار فشرده به نام «ستاره نوترونی» (Neutron Star) خواهد بود. موجودی کوچک که می‌تواند کل جرم خورشید را در فضای کوچکی درون خود جای دهد. از شگفت انگیزترین ابرنواخترهای نوع II که تا به حال ثبت شده، می‌توان به مورد زیر اشاره کرد:

در اسناد و تقویم‌های چینی، چنین آمده که در سال ۱۰۵۴ میلادی، ستاره‌ای جدید در صورت فلکی ثور پدیدار شده است. به غیر از چینی‌ها، ژاپنی‌ها، اعراب و بعدها اروپاییان نیز این واقعه را ثبت کرده‌اند. این ستاره پرفروغ، که تا مدت‌ها در نور روز نیز قابل مشاهده بوده، پس از مدتی رو به افول گذاشته و به تدریج تنها از آن توده‌ای مه‌آلود به جای مانده است. امروز می‌دانیم که آن ستاره درخشان، نه یک ستاره که در واقع یک ابرنواختر بوده است و توده به جای مانده از آن را با نام «سحابی خرچنگ» (Crab Nebula) می‌شناسیم.

p1626a1r

جدیدترین تصویر ثبت شده توسط تلسکوپ فضایی هابل از قلب سحابی خرچنگ

ابرنواخترهای نوع II با توجه به منحنی‌های نوری‌شان، به زیرشاخه‌هایی تقسیم بندی می‌شوند.نور نوع II-P پس از انفجار به طور پیوسته کاهش می‌یابد، در حالی که نور نوع II-L، برای مدت زمانی ثابت مانده و سپس کاهش خواهد یافت. هر دو این ابرنواخترها، شامل خط طیفی هیدروژن هستند.

ابرنواخترهای نوع I

peretekanie-veshhestva-so-zvezdyi-na-belyiy-karlik-risunok-hudozhnika

نمایی خیالی از شکل‌گیری یک ابرنواختر نوع Ia

 

این نوع از ابرنواخترها، فاقد خط طیفی هیدروژن هستند. و براساس وجود یا عدم وجود خطوط طیفی عناصری مانند سیلیسیوم، خود به سه دسته تقسیم می‌شوند.
ابرنواخترهای نوع I، از یک کوتوله سفید که در یک سیستم دوتایی نزدیک قراردارد منشأ می‌گیرند. کوتوله سفید به دلیل چگال‌تر بودن، شروع به بلعیدن جرم از همسایه سبک‌تر خود (به طور معمول، یک غول سرخ) می‌کند. انباشته شدن جرم بر روی کوتوله سفید تا جایی ادامه پیدا می‌کند که کوتوله سفید بر روی خود فشرده شود و سپس زنجیره‌ای از واکنش‌های هسته‌ای در آن آغاز شود. زنجیره‌ای که در نهایت به انفجار مرگبار و ویران‌کننده کوتوله سفید منجر می‌شود. این انفجار زمانی آغاز می‌شود که کوتوله سفید، به مرحله‌ای برسد که هم‌جوشی کربن در آن آغاز گردد.
ستاره‌شناسان، ابرنواخترهای نوع را «شمع‌های استاندارد» می‌نامند. زیرا درخشندگی مطلق این نوع ابرنواخترها همواره ثابت بوده و به همین دلیل می‌تواند در روش‌های فاصله‌سنجی کیهانی، معیار بسیار مناسبی باشد. به طور مثال، اگر ابرنواختری در یک کهکشان رخ دهد، با اندازه‌گیری درخشندگی ظاهری آن و مقایسه این مقدار با درخشندگی مطلق، می‌توان فاصله آن کهکشان تا راه شیری را به دست آورد.
ابرنواخترهای نوع Ib و Ic نیز مانند ابرنواخترهای نوع، دچار رمبش هسته می‌شوند. اما برخلاف نوع، بیشتر هیدروژن خود را از دست داده‌اند و به همین دلیل خط طیفی هیدروژن در آن‌ها مشاهده نمی‌شود.

casa

بقایای ذات‌الکرسی A، یک ابرنواختر نوع Ib که رصدخانه پرتو ایکس چاندرا تهیه کرده است.

منبع

نویسنده:

شیرین شاطرزاده یزدی

شیرین شاطرزاده یزدی، نجوم آماتوری را از دوره راهنمایی آغاز کرد و هم اکنون دانشجوی مقطع کارشناسی‌ارشد رشته فیزیک در گرایش گرانش و کیهان شناسی در دانشگاه شهید بهشتی است. تدریس و ترویج نجوم از فعالیت‌های مورد علاقه اوست.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۲ پاسخ‌ها

  1. نوامبر 9, 2016

    […] کشف شدند. تپ‌اختر واقع در قلب سحابی خرچنگ (که پیشتر در قسمت قبل نیز به آن اشاره کردیم)، یک تپ‌اختری جوان به شمار […]

  2. نوامبر 25, 2016

    […] ابرنواخترها، در این دسته ناگهانی‌ترین هستند. که می‌توانند انرژی‌ای معادل یک کهکشان را تابش کنند. آن‌ها می‌توانند تا بیست مرتبه قدر خود را افزایش دهند و حدود صد میلیون بار درخشان‌تر دیده شوند. […]

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

هنوز در خبرنامه علم‌بازار عضو نشده‌اید؟

برای اطلاع از آخرین اطلاعات و بروزرسانی؛ همچنین رویداد‌های نجومی، پیشنهاد‌های رصدی، تخفیف‌های ویژه و... در خبر نامه ما عضو شوید

You have Successfully Subscribed!