ما هو المستعر الأعظم؟

ما هو المستعر الأعظم وكيف يحدث؟

المستعر الأعظم (supernova) هو انفجار نجم. إنه أكبر انفجار يحدث في الفضاء. النجوم تشبه الناس نوعًا ما. يولدون ويعيشون حياة كاملة ثم يموتون. ولكن، هذا تبسيط مبالغ فيه. لأن النجوم عملاقة وهي أيضًا عبارة عن تفاعلات كيميائية. تمامًا مثل النار، ستحترق النجوم في النهاية من خلال إمداد الوقود الخاص بها. الفرق هو أنه عندما تستنفد النار وقودها، فإنها لا تنفجر إلى شيء ضعف حجمها الأصلي، ولا تنهار مرة أخرى على نفسها لتشكل مادة فائقة الكثافة. عندما يحترق النجم، يمكن أن تحدث أشياء كثيرة. لكن العامل الرئيسي هو أن القوى التي توازن هذا الجسم العملاق تصبح في حالة اختلال. إليك كيف تشرحها وكالة ناسا: النجوم الضخمة تحرق كميات هائلة من الوقود النووي في مراكزها. ينتج عن ذلك أطنان من الطاقة، لذا يصبح المركز ساخنًا جدًا. فتولد الحرارة ضغطًا هائلًا، كما أن الضغط الناتج عن الاحتراق النووي للنجم يمنع هذا النجم من الانهيار.

النجم في حالة توازن بين قوتين متعارضتين. تحاول جاذبية النجم أن تضغط على النجم في أصغر وأضيق مساحة ممكنة. لكن احتراق الوقود النووي في قلب النجم يخلق ضغطًا خارجيًا قويًا. هذا الدفع الخارجي يقاوم الضغط الداخلي للجاذبية. عندما ينفد وقود نجم ضخم، فإنه يبرد. يؤدي هذا إلى انخفاض الضغط، وبالتالي تفوز الجاذبية وينهار النجم فجأة. تخيل أن شيئًا ما له كتلة أكثر بمئة مرة من كتلة الأرض ينهار في 15 ثانية. يحدث الانهيار بسرعة كبيرة بحيث تخلق موجات صدمة هائلة تتسبب في انفجار الجزء الخارجي من النجم. الانفجار الناتج هو مستعر أعظم.

دور المستعر الأعظم في حفظ توازن الكون

كل هذه الطاقة المتفجرة تفعل بعض الأشياء. إنها تنثر اللبنات الأساسية للكون التي تشكل لب معظم النجوم مثل الهيدروجين والهيليوم والكربون. وتُشكل سحابة الحطام الناتجة سديمًا تحدثنا عنه مؤخرًا. وبالتالي، فإن المستعر الأعظم هو جزء من دائرة الحياة السماوية. لكن هذا الضغط الناتج عن انهيار النجم يتسبب أيضًا في أن يصبح اللب شديد الكثافة. يسمى قلب النجم الناتج بالقزم الأبيض. عادةً ما يكون حجم القزم الأبيض بحجم الأرض، وله نفس كتلة النجم في حجم أصغر بكثير، مما يجعله كثيفًا بشكل لا يصدق. لا ينبعث منه الضوء بفضل الاندماج، مثل معظم النجوم. بدلًا من ذلك، فإنه يعطي إشعاعًا حراريًا يمكن أن يكون مرئيًا للعلماء. إذا كان النجم كبيرًا بما يكفي، يمكن أن يحول هذا النواة فائقة الكثافة إلى ثقب أسود.

تاريخ المستعر الأعظم

تاريخيًا، من المعروف أنه تم تسجيل سبعة مستعرات عظمى فقط قبل أوائل القرن السابع عشر. أشهرها حدثت عام 1054م. وشوهدت في أحد قرون الثور الموجود في كوكبة الثور. تظهر بقايا هذا الانفجار اليوم على شكل سديم السرطان، الذي يتكون من مقذوفات متوهجة من الغازات التي تطير إلى الخارج بطريقة غير منتظمة ونجم نيوتروني نابض سريع الدوران، يسمى النجم النابض في المركز. تم تسجيل المستعر الأعظم لعام 1054م من قبل المراقبين الصينيين والكوريين. كما يمكن أن يكون قد رآه الهنود الأمريكيون الجنوبيون الغربيون، كما هو مقترح من قبل بعض اللوحات الصخرية المكتشفة في أريزونا ونيو مكسيكو. كان ساطعًا بدرجة كافية ليتم رؤيته خلال النهار، واستمر لمعانه الكبير لأسابيع. من المعروف أن المستعرات الأعظمية البارزة الأخرى قد لوحظت من الأرض في أعوام 185 و393 و1006 و1181 و1572 و1604.

شوهد الأقرب والأكثر سهولة في ملاحظته من بين مئات المستعرات الأعظمية التي تم تسجيلها منذ عام 1604م لأول مرة في صباح 24 فبراير 1987، بواسطة عالم الفلك الكندي “إيان ك.شيلتون” أثناء عمله في مرصد لاس كامباناس في تشيلي. تم تعيين هذا الجسم الخافت للغاية في السابق SN 1987A، وبلغت قوته 4.5 في غضون ساعات قليلة، وبالتالي أصبح مرئيًا بالعين المجردة. كان المستعر الأعظم الذي ظهر حديثًا يقع في سحابة ماجلان الكبيرة على مسافة حوالي 160 ألف سنة ضوئية. أصبح على الفور موضوع مراقبة مكثفة من قبل علماء الفلك في جميع أنحاء نصف الكرة الجنوبي وتمت مراقبته بواسطة تلسكوب هابل الفضائي. بلغ سطوع SN 1987A ذروته في مايو 1987م، وبلغت قوته حوالي 2.9، وانخفض ببطء في الأشهر التالية.

أنواع المستعر الأعظم

المستعرات العظمى من النوع الثاني

لنلقِ نظرة على النوع الثاني الأكثر إثارة أولاً. لكي ينفجر نجم على شكل مستعر أعظم من النوع الثاني، يجب أن يكون أكبر بعدة مرات من كتلة الشمس (تتراوح التقديرات من ثمانية إلى 15 كتلة شمسية). مثل الشمس، سينفد الهيدروجين ثم وقود الهيليوم في لبه. ومع ذلك، سيكون لديها كتلة وضغط كافيان لصهر الكربون. إليك ما سيحدث بعد ذلك. تتراكم العناصر الأثقل تدريجيًا في المركز على هيئة طبقات مثل طبقات البصل، حيث تصبح العناصر أخف في اتجاه الجزء الخارجي من النجم.

بمجرد أن يتجاوز قلب النجم كتلة معينة (حد Chandrasekhar)، يبدأ النجم في الانهيار (لهذا السبب، تُعرف هذه المستعرات الأعظمية أيضًا باسم supernovas الانهيار الأساسي). يسخن اللب ويصبح أكثر كثافة. في نهاية المطاف، يرتد الانفجار الداخلي عن القلب ويطرد المادة النجمية إلى الفضاء ويشكل المستعر الأعظم. وما يتبقى يشكل جسم فائق الكثافة يسمى النجم النيوتروني، وهو جسم بحجم المدينة يمكنه حشد كتلة الشمس في مساحة صغيرة.

هناك فئات فرعية من المستعرات الأعظمية من النوع الثاني، مصنفة بناءً على منحنيات الضوء الخاصة بها. ينخفض ​​ضوء المستعرات الأعظمية من النوع II-L بشكل ثابت بعد الانفجار، بينما يظل ضوء النوع II-P ثابتًا لبعض الوقت قبل أن يتلاشى. كلا النوعين لهما توقيع الهيدروجين في أطيافهما. يعتقد علماء الفلك أن النجوم التي تكون كتلتها أكبر بكثير من الشمس (حوالي 20 إلى 30 كتلة شمسية) قد لا تنفجر على شكل مستعر أعظم. وبدلاً من ذلك ينهاروا على أنفسهم ليشكلوا ثقوبًا سوداء.

النوع الأول من المستعرات الأعظمية

تفتقر المستعرات الأعظمية من النوع الأول إلى بصمة الهيدروجين في أطيافها الضوئية. يعتقد عمومًا أن المستعرات الأعظمية من النوع Ia تنشأ من النجوم القزمة البيضاء في نظام ثنائي قريب. عندما يتراكم غاز النجم المرافق على القزم الأبيض، يتم ضغط القزم الأبيض تدريجيًا وينطلق في النهاية تفاعلًا نوويًا سريعًا داخله يؤدي في النهاية إلى انفجار مستعر أعظم كارثي. يستخدم علماء الفلك المستعرات الأعظمية من النوع Ia كشموع معيارية (standard candles) لقياس المسافات الكونية، حيث يعتقد أنها تتوهج بنفس السطوع عند قممها.

تخضع المستعرات الأعظمية من النوع Ib و Ic أيضًا لانهيار النواة تمامًا كما تفعل المستعرات الأعظمية من النوع الثاني، لكنها فقدت معظم أغلفة الهيدروجين الخارجية. في عام 2014، اكتشف العلماء النجم المرافق الخافت الذي يصعب تحديد موقعه في مستعر أعظم من النوع Ib. استغرقت عملية البحث عقدين من الزمن، حيث كان النجم المرافق يلمع بشكل أكثر خفوتًا من المستعر الأعظم اللامع.

هل يحدث هذا غالبًا؟

نعم و لا. مع وجود بلايين من النجوم عبر مجرات لا حصر لها في كوننا، هناك احتمال كبير لوجود نجم يتحول إلى مستعر أعظم في مكان ما. إنها مجرد مسألة ما إذا كان يمكننا رؤيته. إنها بعض من ألمع الأشياء التي لاحظها البشر على الإطلاق في سماء الليل وغالبًا ما ترى في المجرات الأخرى. لكن من الصعب رؤية المستعرات الأعظمية في مجرتنا درب التبانة لأن الغبار يحجب رؤيتنا. في عام 1604م، اكتشف “يوهانس كيبلر” آخر مستعر أعظم تمت ملاحظته في مجرة درب التبانة. اكتشف تلسكوب شاندرا التابع لناسا بقايا مستعر أعظم حديث. انفجر في درب التبانة منذ أكثر من مائة عام.

من أشهر المستعرات الأعظمية التي لاحظها البشر هو تكوين سديم السرطان. في عام 1054م، لاحظ علماء الفلك الصينيون انفجارًا في السماء. ظل هذا المستعر الأعظم، المسمى SN 1054، مرئيًا لمدة عامين قبل أن يتلاشى فيما نعرفه الآن باسم سديم السرطان.

لماذا يدرس العلماء المستعر الأعظم؟

يحترق المستعر الأعظم لفترة قصيرة فقط من الزمن، لكنه يمكن أن يخبر العلماء كثيرًا عن الكون. أظهر أحد أنواع المستعرات الأعظمية للعلماء أننا نعيش في كون متوسع، عالم ينمو بمعدل متزايد باستمرار. قرر العلماء أيضًا أن المستعرات الأعظمية تلعب دورًا رئيسيًا في توزيع العناصر في جميع أنحاء الكون. عندما ينفجر النجم، فإنه يطلق العناصر والحطام في الفضاء. العديد من العناصر التي نجدها هنا على الأرض مصنوعة في لب النجوم. تنتقل هذه العناصر لتشكل نجومًا وكواكبًا جديدة وكل شيء آخر في الكون.

المصادر:

1. Nasa
2. space center
3. britannica
4. space