ابرنواختر( Supernova)  

ستارگان اجرام درخشانی در آسمان هستند و دارای جرم کم، متوسط و زیادمی‌باشند. هر کدام مراحل زندگی خود را به نحوی به پایان می‌سپارند؛ اما ستارگان بسیار پرجرم­تر از خورشید، به طریقی عجیب می­میرند و به اجرامی با ویژگی‌های باورنکردنی تبدیل می‌شوند. انهدام انفجاری ستاره، به آنچه ابرنواختر نامیده می‌شود می‌انجامد؛ و باقیمانده­ی ستاره را به‌صورت یک تب اختر، ستاره نوترونی یا سیاهچاله برجای می‌گذارد.

یک ابرنواختر می‌تواند با نور خود، سراسر یک کهکشان را تحت تاثیر قرار دهد و انرژی­ای از خود آزاد نماید که خورشید در تمام طول حیاتش نمی‌تواند چنان کند. انفجار ابرنواخترها ـ که منبع اولیه­ی عناصر سنگین در عالم وجود هستند ـ به گفته­ی ناسا، بزرگ‌ترین انفجاری است که می‌تواند در فضا رخ دهد. در کهکشانی به اندازه­ی کهکشان ما، در هر ثانیه، یک ستاره در جایی از این دنیای بی­کران منفجر می‌شود و بسیاری ازآن‌ها چندان از زمین دور نیستند.

مرگ یک ستاره

به‌طور میانگین در کهکشانی با ابعاد راه شیری، یک ابرنواختر هر 50 سال یک‌بار رخ می‌دهد. حدود 10 میلیون سال پیش، یک خوشه از ابرنواخترها حباب محلی را تشکیل دادند. حباب محلی، یک حباب بادام‌زمینی شکل، با طول 300 سال نوری است که از گازهای میان­ستاره‌ای تشکیل شده که منظومه شمسی را احاطه کرده است. چگونگی مرگ یک ستاره، به‌طور دقیق به جرم آن بستگی دارد. به‌طور مثال، ستاره­ی منظومه­ی ما ـ خورشید ـ جرم کافی برای منفجر شدن به عنوان یک ابرنواختر را ندارد؛ اما با مقدار کافی جرم یک ستاره،می‌تواند در یک انفجار آتشین بسوزد. این نمی‌تواند خبر خوبی برای زمین باشد. چرا که اگر خورشید، سوخت فسیلی خود را رو به پایان ببیند،احتمالا در چند میلیارد سال آینده، به یک ستاره­ی غول سرخ متورم تبدیل خواهد شد. در این صورت، قبل از اینکه به یک کوتوله سفید تبدیل شود، به احتمال زیاد سیاره­ی ما را تبخیر خواهد کرد.

ستاره‌ها به دو دلیل به ابرنواختر تبدیل می‌شوند:

• ابرنواخترهای نوع اول: یک ستاره، ماده­ی تشکیل دهنده­ی همسایه‌ی خود را به خود جذب می‌کند؛ و آن‌قدر این کار را ادامه می‌دهد که زنجیره­ی لجام گسیخته‌ای از انفجارهای هسته‌ای آغاز می‌شود.
• ابرنواخترهای نوع دوم: سوخت هسته‌ای یک ستاره به پایان می‌رسد و تحت تاثیر جاذبه‌ای خود، فرو می‌پاشد.

 درخشندگی ابرنواختران

هنگامی که آتش ابرنواختران بر می‌فروزد، نورانیت ستاره به ‌طوراعجاب‌آوری افزایش می‌یابد؛ که بسیار بیشتر از افزایش نورانیت در مورد نواختران است. وقتی که نواختر به حداکثر به درخشندگی می‌رسد، آن را به یکی از نورانی‌ترین ستارگان کهکشان بدل می‌کند؛ اما ابرنواختر به چنان نورانیتی دست می‌یابد که با مجموع نورانیت‌ تمام ستارگان یک کهکشان برابری می‌کند. درخشندگی کل یک ابرنواختر، تا مقادیری در حدود یک میلیارد برابر نورانیت خورشید می‌رسد.

 تعداد ابرنواخترها

آهنگ مشاهده­ ی ابرنواخترها در یک کهکشان معمولی، در حدود یک ابرنواختر در صد سال است؛  و در کهکشان‌هایی که از لبه دیده می‌شوند ـ به دلیل غبارهای تیره کننده ـ بسیار کم است. در هزاره­ی گذشته، تنها پنج ابرنواختر در کهکشان راه­شیری مشاهده شده‌ است؛ به‌علاوه­ی ابرنواختر SN1987 که در ابر ماژلانی بزرگ روی داد. با آمدن فناوری سیسی­دی به میان اخترشناسان آماتور، همواره بر تعداد ابرنواخترهایی که در دیگر کهکشان‌ها کشف می‌شوند افزوده می­شود.

انواع ابرنواخترها

نوع Ia

ابرنواخترهای نوع Ia، در تمامی کهکشان‌ها وجود دارند ولی در بازوهای مارپیچی کهکشانی مارپیچی، کمتر به چشم می‌خورند. این ابرنواخترها دارای عناصری مانند منیزیم، سیلیکون، گوگرد و کلسیم هستند. در زمان حداکثر نورانیت با کاهش نور، آهن نیز در طیف آن خودنمایی می‌کند. تصور بر این است که ابرنواخترهای نوع Ia، ناشی از انفجار به دلیل انتقال جرم، بین ستاره‌ای پیر با عمر زیاد و یک کوتوله سفید در یک ستاره­ی دوتایی بسیار نزدیک به هم، باشند.

نوع Ib و Ic

ابرنواخترهای نوع Ia و Ic، فقط در بازوهای کهکشان‌های مارپیچی رخ می‌دهند. هر دو گونه،نشانه‌های از اکسیژن، منیزیم و کلسیم، بعد از حداکثر نورانیت در طیفشان دارند. علاوه بر آن ابرنواخترهای گونه­یIb، در نزدیکی حداکثر نورانیت، نشانه‌هایی از وجود هلیم در طیفشان دارند. تصور بر این است که ابرنواخترهای گونه­یIb و Ic، ناشی از انفجار در ستارگان پرجرمی باشند که محتوای هیدروژنی‌شان به اتمام رسیده است؛ در گونه­یIc، محتوای هلیومی نیز به اتمام رسیده باشد.

نوع II

ابرنواخترهای نوع II، در کهکشان‌های بیضوی به چشم نمی‌خورند؛ اما به‌جای آن، در بازوهای کهکشان‌های مارپیچی و گاهی در کهکشان‌های نامنظم دیده می­شوند. این ابرنواخترها، طیف معمولی مانند بقیه ستاره‌ها از خود نشان می‌دهند. تصور بر این است که این‌گونه ابرنواخترها، نتیجه­ی انفجار در هسته­ی یک غول سرخ با یک گسترده پرجرم باشند.

رویدادهای پس از انفجار

به دنبال انفجار ابرنواختری، یک ستاره نوترونی به وجودمی‌آید که احتمال دارد در مرکز پوششی کروی از ابر باشد. این ابر، همان مواد ستاره است که به بیرون پرتاب شده‌اند. این سحابی باقیمانده ابرنواختری نام دارد. باقیمانده ابرنواختری که یک تپنده در میان آن است، سحابی باد تپ­اختر نامیده می‌شود.

ابرنواختران کهکشانی

نخستین اسناد مربوط به انفجار ابرنواختری در کهکشان راه­شیری، در سال 1054 میلادی ثبت شده است. اسناد ثبت شده­ی این رویداد به وسیله­یچینی‌ها، ژاپنی‌ها و سرخپوستان امریکا، همگی نشان می­دهند که درخشندگی این اجرام کیهانی به حد کافی زیاد و برای مدتی به هنگام روز نیز قابل مشاهده بوده است. مکان این جرم در آسمان، مطابق است با جرم گسترده و عجیبی که سحابی خرچنگ نامیده می‌شود. بعدها معلوم شد این جرم، ابر گازی عظیمی است که در تمام گستره­ی طیف الکترومغناطیسی ـ از امواج رادیویی گرفته تا امواج X و پرتوهای گاما ـ انرژی شدیدی منتشر می‌کند.

بقایای ابرنواختران

ابرنواختران، بقای مادی برجای می‌گذارند که قابل مشاهده‌ است و معمولا در طول موج‌های رادیویی بسیار واضح، دیده می‌شوند. طیف تابش رادیویی، به شکل طیف تابش تولید شده در اتم شکن‌های بزرگ است. فیزیکدان‌ها از این اتم‌شکن‌ها در مطالعه­ی ویژگی‌های ذرات بنیادی استفاده می‌کنند. این ماشین‌ها، سنکرترون نامیده می‌شوند؛ و تابشی که در سنکروترون‌ها به وسیله­یدسته‌ای از ذرات گسیل می‌شود، تابش سنکروترون نام دارد. نحوه­ی تولید این نور، کاملا متفاوت است با نحوه­ی تولید نوری که به‌طور عادی از اجسام ستاره‌ای گسیل می‌شود. تابش سنکروترون، به جای آنکه از حرکت الکترون‌ها از یک مدار به مدار دیگر در حول هسته­ی اتم تولید شوند، توسط الکترون‌هایی تولید می‌شوند که با سرعت بسیار زیادی در میدان مغناطیسی می‌چرخند.

پیش از آنکه تابش سنکروترون شدیدی گسیل شود، می‌بایست سرعت الکترون‌ها تقریبا به بزرگی سرعت نور برسد. از این رو بدیهی است که تابش‌های سنکروترون بسیار نورانی حاصل از بقایای ابرنواختران، می‌باید ناشی از رویدادهای بسیار آشوبناک باشند. ویژگی‌های رادیویی بقایای ابرنواختران در کهکشان راه­شیری، اخترشناسان را قادر ساخته است تا از روی تابش‌های رادیویی آن‌ها، ده‌ها عدد از این اجسام را تشخیص دهند. این تابش‌ها، از روی شکل طیف مشخصه­ی خود، از دیگر منابع رادیویی قابل تمیز هستند. بسیاری از بقایای ابرنواختران را تنها می‌توان از تابش‌های رادیویی آن‌ها آشکار کرد. زیرا وجود غبار در سر راه دید، در بسیاری موارد بخش‌های مرئی طیف را تیره می‌کند. در موارد کمی ـ شامل سحابی خرچنگ و ابرنواختر 1572 ـ نمودهای اپتیکی کشف شده است.

چرا دانشمندان ابرنواخترها را مطالعه می‌کنند؟

یک ابرنواختر تنها برای مدت کوتاهی شعله‌ور می‌شود ولی می‌تواند اطلاعات زیادی را در مورد جهان برای دانشمندان بازگو کند. یک نوع ابرنواختر، به دانشمندان نشان داده است که در عالم پهناوری زندگی می‌کنیم که با نرخ فزاینده‌ای بزرگ می‌شود. علاوه بر این، دانشمندان تعیین کرده‌اند که ابرنواخترها نقش عمده‌ای در پراکندگی عناصر در جهان، ایفا می‌کنند. زمانی که یک ستاره منفجر می‌شود، عناصر و باقیمانده‌های خود را به فضا پرتاب می‌کند. بسیاری از عناصری که بر روی زمین یافت می‌شوند، در هسته­ی ستارگان ساخته شده‌اند. این عناصر، یک ستاره­ی جدید، سیاره یا هر آنچه در کائنات وجود دارد را تشکیل می‌دهند. اشکال باقیمانده­ی ابرنواخترها، می‌توانند منشا این انفجارها رابه دانشمندان اعلام کنند. 3.8 میلیارد سال پیش، یک ستاره در آسمان جنوبی منفجر شد و نوری منتشر کرد که 570 میلیارد برابر، بیشتر از نور خورشید و بیش از دو برابر تمامی ابرنواخترهایی بود که تا به حال رصد شده بودند. این ستاره ASASSN-151h نام داشت که درخشان‌ترین ابرنواختر تاریخ بوده که تا به حال مشاهده شده است. حال، یک سال پس از رصد این ابرنواختر، ستاره‌شناسان معتقدند دلیل درخشان بودن این ستاره را کشف کرده‌اند: یک سیاهچاله ­ی عظیم که یک میلیارد برابر خورشید بوده است، این ستاره را متلاشی کرده است.

ثبت انفجار یک ابرنواختر

مطالعات اخیر نشان داده است که ابرنواخترها دارای لرزش هستند و قبل از انفجار، از خود صدا منتشر می‌کنند. در سال 2008 میلادی دانشمندان برای نخستین بار، یک ابرنواختر را در هنگام انفجار به دام انداخته و شناسایی کردند. آلیسیا سادربرگ ـستاره‌شناس آمریکایی و استاد دانشگاه هاروارد ـ در حالی‌که به نمایشگر کامپیوتر خود خیره شده بود، انتظار داشت لکه­ی کوچک درخشان یک ابرنواختر چند ماهه را ببیند. اما چیزی که او و همکارش دیدند، یک انفجار اشعه­ی ایکس عجیب، فوق‌العاده درخشان و پنج دقیقه‌ای بود. با آن مشاهده، آن‌ها به اولین ستاره‌شناسانی بدل شدند که موفق به ثبت انفجار یک ستاره گردیدند. این ابرنواختر جدید SN2008D نام گرفت.

دانشمندان ناسا چگونه در پی ابرنواخترها هستند؟

دانشمندان ناسا برای جست‌وجو و مطالعه‌ی ابرنواخترها، از انواع مختلف تلسکوپ‌ها استفاده می‌کنند. بعضی از تلسکوپ‌ها برای مشاهده نور مرئی انفجار مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ و برخی دیگر، اطلاعات دریافتی از اشعه­ی ایکس و گاما را ثبت می‌کنند. مشاهده­ی اشعه ایکس، توسط تلسکوپ فضایی هابل ناسا و تلسکوپ چاندرا از ابرنواخترها رصد شده است. در ژوئن 2012، ناسا نخستین تلسکوپ مدارگرد را پرتاب کرد که نور را در ناحیه­ی پرانرژی طیف الکترومغناطیسی، متمرکز می‌کند.NU STAR چند وظیفه برعهده دارد: بایستی در پی ستاره‌های متلاشی شده و سیاهچاله‌ها باشد. همچنین جست‌وجوی باقیمانده‌های ابرنواخترها دیگر وظیفه­ی آن است.

دانشمندان امیدوار هستند اطلاعات بیشتری در مورد انفجار ستاره‌ها و عناصر تولید شده توسط ابرنواخترها به دست آوردند.

ابرنواختر( Supernova)  

حبیبه شیخ ­پور

منابع

سایت بیگ بنگ

سایت تکراتو

ویکی‌پدیا: دانشنامه آزاد