ظاهرة سوبرنوفا تُعد حالة فريد من نوعها ، ومثيرة للاهتمام بالنسبة إلى علماء الفلك ، ولهذه الظاهرة الكثير من الأسباب ، والحالات التي تتسبب كل منها في نتائج مختلفة ؛ فما هي ؟ .
ظاهرة سوبرنوفا
السوبرنوفا ، أو ما يُعرف باسم ” المستعر الأعظم ” ، هو أكبر انفجار يحدث في الفضاء ، كما أنه يُعد المصدر الرئيس للعناصر الثقيلة في الكون ، السوبرنوفا يُمكنها أن تُصدر قدرًا من الطاقة يفوق طاقة الشمس طيلة حياتها .
في كتابه ” دي نوفا ستيلا ” أفاد تايكو براهي عدة ملاحظات عن ” النجم الجديد ” ، وقد تم اتخاذ اسم ” نوفا ” من هذا الكتاب ، ومن هذه الملاحظات التي تضمنها الكتاب أن حالات ” النوفا ” تختلف عن ” سوبرنوفا ” ، وبالرغم من ذلك فكل منهما يُمثلان حالات مفاجئة للسطوع ، وتتفجر الغازات الساخنة منطلقة إلى الخارج ، ولكن الفرق بأن السوبرنوفا يكون انفجارًا كارثيًا ، ويُنهي حياة النجم .
لم يتم استخدام مصطلح ” سوبرنوفا ” إلى ثلاثينات القرن العشرين ، وقد استخدم للمرة الأولى من قِبَل كل من ” والتر بادي ” ، و” فريتز زويكي ” عن طريق استخدام مرصد ” ماونت ويلسون ” في ملاحظة حادثة الانفجار ، وقد أطلقوا على هذا الانفجار اسم ” S Andromedae ” لوقوعه في مجرة أندروميدا ، وقد عُرف أيضًا باسم ” SN 1885A ” ، وقد خلصوا إلى أن هذه الحالات من الانفجارات العظمى في الفضاء تحدث نتيجة لانهيار النجوم العادية ، وتحولها إلى نجوم نيوترونية . [1]
supernova
يتسع ظهور السوبرنوفا على مر العصور ، ويرجع إلى عام 185 ميلاديًا ، وذلك قبل اختراع التلسكوبات بوقت كبير عندما رآه بعض علماء الفلك الصينيون ، وقد تم تسجيله باسم ” RCW 86 ” ، أو ” Guest Star ” ، وقد أفادت وكالة ناسا أن هذه الحالة من السوبرنوفا قد بقيت في السماء لمدة ثمانية أشهر .
الانفجار النجمي الأعظم الذي نتج عنه ” سديم السرطان ” الشهير قد تم تسجيله عام 1054 من قِبَل علماء الفلك الصينيين ، والكوريين ، وكان هذا الانفجار كبيرًا للغاية لدرجة أن بعض علماء الفلك تمكنوا من رؤيته خلال النهار ، وقد شوهد أيضًا في غرب أمريكا في كل من أريزونا ، ونيو ميكسيكو .
من أهم حالات المستعر الأعظم التي شوهدت قبل اختراع التلسكوبات كانت في الأعوام 393 م ، 1006 م ، 1181 م ، والسوبرنوفا التي سجلها عالم الفلك الشهير تايكو براهي ، وأيضًأ السوبرنوفا الذي ظهر عام 1604 م .
بعد اختراع التلسكوبات ، وتواجدها بكثرة ، وفي بدايات القرن السابع عشر ظهرت سبع حالات من سوبرنوفا .
تسجيل أشهر سوبر نوفا
في القرون الحديثة تم تسجيل واحد من أشهر حالات السوبرنوفا ، وعُرفت باسم ” SN 1885A ” ، وذلك في عام 1987 ، وإلى الآن ما زال هذا المستعر الأعظم قيد دراسة العلماء ، لملاحظة كيفية تطور السوبرنوفا بعد عقود من حدوث الانفجار . [1]
سبب حدوث سوبرنوفا
تحدث المستعرات العظمى ؛ نتيجة للتغير الحادث في مركز النجم ، ويكون هذا التغير على طريقتين كالآتي :
- فإما أن يحدث في أنظمة النجوم الثنائية ، والنجوم الثنائية تكون عبارة عن نجمين يدوران حول نقطة واحدة ، أحدهما يكون قزم أبيض من الأكسجين الكربوني ، ويقوم القزم بسرقة المادة من النجم الآخر ؛ الأمر الذي يؤدي إلى تراكم المادة لوجود الكثير منها ؛ فتحدث السوبرنوفا كرد فعل نووي .
- أو تحدث المستعرات العظمى لنجم واحد في نهاية عمره ؛ وذلك بنفاذ وقوده ؛ فتتدفق كتلة النجم إلى مركزه ؛ مما يؤدي إلى زيادة كتلة النجم بدرجة كبيرة ، ولا يتمكن من تحمل قوة جاذبيته الخاصة ؛ فينهار مركز النجم ، ويحدث انفجار هائل للمستعر الأعظم .
تحدث ظاهرة سوبرنوفا في المتوسط مرة واحدة كل خمسين عام في مجرات مختلفة ، ومن الصعب أن تحدث هذه الظاهرة في مجرتنا ” درب التبانة ” ؛ لأن في هذه الحالة سوف يمنع الغبار الرؤية من الأرض .
تم اكتشاف آخر مستعر أعظم وُجد في مجرتنا من قِبَل يوهانس كيبلر ، كما اكتشف تلسكوب ناسا ” شاندرا ” بقايا سوبرنوفا يُعد أحدث مما اكتشفه يوهانس كيبلر ، وهذا المستعر انفجر في مجرة درب التبانة منذ ما يزيد عن مائة عام . [1] ، [2]
موت النجوم
تنفجر النجوم في الكون بشكل عام في كل ثانية ، وبعض هذه الانفجارات لا تُعد بعيدة عن كوكبنا ؛ فمنذ عشرة ملايين عام ظهرت الفقاعة الغازية المحلية التي تُحيط بالوسط النجمي لنظامنا الشمسي ، والتي كونتها مجوعة من المستعرات العظمى ، وتتخذ شكل الفول السوداني ، وعمرها 300 سنة ضوئية .
يعتمد موت النجم على كتلته ، أما عن الشمس فهي لا تمتلك الكتلة الكافية لتكوّن سوبرنوفا ، ولكن يُمكنها التجول إلى عملاق أحمر ، ومن ثم تتحول بشكل تدريجي إلى قزم أبيض بعد أن تبرد عبر السنين ، ولكي يُحدث النجم سوبرنوفا ؛ فيجب أن تفوق كتلته كتلة الشمس لثماني مرات فأكثر .
عند حدوث الانفجار النجمي تنطلق كميات كبيرة للغاية من موجات الراديو ، والأشعة السينية ، والأشعة الكونية أيضًا ، كما تنطلق الكثير من العناصر الثقيلة في الكون ، والتي شكل بعضها نظامنا الشمسي ، والوسط النجمي للأرض (Interstellar) ، وتتشكل هذه العناصر أثناء مسار الانفجار ، وتذوب القذائف التي يُولدها الانفجار في الوسط النجمي . [1] ، [3]
أنواع و حالات سوبرنوفا
تنقسم انفجارات النجوم التي تتمثل في حالات نوفا ، وسوبرنوفا إلى نوعين هما :
النوع الأول
هذا النوع من المستعرات العظمى لا تحتوي أطيافه الضوئية على الهيدروجين ، والاعتقاد الغالب أن حالات سوبرنوفا من النوع ” Ia ” يتولد نتيجة لمشاركة نجم قزم أبيض في حالة النجوم الثنائية ، وعند تراكم الغاز الخاص بالنجم المشارك على القزم الأبيض ؛ فإن القزم الأبيض يُضغط بصورة تدريجية ؛ مما يؤدي إلى حدوث التفاعلات النووية بداخله ويتسبب في انفجار هائل للمستعر .
يحرص العلماء على استخدام هذا النوع ” Ia ” من المستعرات كشموع قياسية “standard candles” تُمكنهم من قياس المسافات الكونية ؛ وذلك لاعتقاد علماء الفلك أن هذه المستعرات تتوهج بنفس السطوع في ذروة الانفجار .
هناك أنواع أخرى لهذه الحالة من سوبرنوفا ، وهما ” Ib ” ، ” Ic ” ، ويتحكم فيهما أيضًا انهيار مركز النجم ، وهي تتشابه مع النوع الثاني للمستعرات ، ولكنها تختلف عنها في فقدانها لكميات الهيدروجين الخارجية .
تم اكتشاف نوع من المستعرات العظمى يرافق النوع ” Ib ” ، وهو ” النجم المصاحب الخافت ” ؛ وذلك بالرغم من صعوبة ملاحظته ، وظهر النجم المرافق خافتًا بجوار المستعر الأعظم المتوهج الذي يُرافقه .
المستعر الفوق عظيم
النوع الثاني
النوع الثاني هو الأبرز في حالات السوبرنوفا ؛ حتى ينفجر النجم ويكوّن مستعر أعظم فعليه أن يفوق كتلة الشمس بما يتراوح من ثمانية مرة إلى خمس عشرة مرة ؛ فالشمس سينفذ منها الهيدروجين ، ومن ثم ينفذ وقود الهيليوم في مركزها ، ولكن كتلتها وضغطها سيكفيا لدمج ذرات الكربون .
أما في حالة السوبرنوفا الفائقة ستتراكم العناصر الأثقل في مركز النجم بشكل تدريجي مكونة طبقات ، وفي الجزء الخارجي من النجم تكون العناصر أخف من المركز ، وما أن يتخطى مركز النجم كتلة محددة فيما يُعرف باسم ” the Chandrasekhar limit ” ؛ فإنه ينفجر ؛ ونتيجة لذلك فإن هذا النوع من السوبرنوفا يُطلق عليه اسم ” المستعرات العظمى المنهارة ” ؛ حيث ترتفع درجة حرارة مركز النجم بشكل كبير ، وتزداد كثافته ، ويرتد الانفجار من المركز ، ويُخرج المادة إلى الفضاء مكونة السوبرنوفا .
النوع ” II-L ” من هذه الحالة من المستعرات العظمى الفائقة يتضاءل سطوعه بعد حدوث الانفجار بصورة ثابتة .
أما النوع ” II-P ” فسطوعه يثبت لفترة ما قبل تضاؤله ، وكلا النوعين يشملا على الهيدروجين في أطيافهما الضوئية .
النجم النيوتروني
ما يتبقى من انفجار المستعر الأعظم الفائق من النوع الثاني هو النجم النيوتروني ” neutron star ” ، وهو نجم بحجم مدينة كاملة ، ويُمكنه أن يجمع كتلة الشمس في حيز صغير من الفضاء .
الثقب الأسود
يُفيد العلماء أن النجوم التي تتجاوز حجم الشمس من عشرين ، إلى ثلاثين كتلة شمسية ؛ فإنها تنفجر وتنهار مكونةَ الثقوب السوداء .