ظاهرة سوبرنوفا هي حالة فريدة من نوعها ومثيرة للاهتمام بالنسبة لعلماء الفلك، وهناك العديد من الأسباب التي تؤدي إلى حدوث هذه الظاهرة، وكل حالة تسبب نتائج مختلفة. فما هي هذه الأسباب؟ .
ظاهرة سوبرنوفا
السوبرنوفا (المستعر الأعظم) هو أكبر انفجار يحدث في الفضاء، كما أنه المصدر الرئيسي للعناصر الثقيلة في الكون، ويمكن للسوبرنوفا إطلاق كمية هائلة من الطاقة تفوق طاقة الشمس طوال عمرها .
في كتابه `دي نوفا ستيلا`، قدم تايكو براهي عدة ملاحظات حول `النجم الجديد`. وتم اعتماد اسم `نوفا` من هذا الكتاب. تتضمن الملاحظات التي وردت في الكتاب أن حالات `النوفا` تختلف عن `السوبرنوفا`، وعلى الرغم من ذلك، كلاهما يمثل حالات سطوع مفاجئة، حيث تنفجر الغازات الساخنة نحو الخارج. ومع ذلك، الفرق يكمن في أن السوبرنوفا تكون انفجارا مدمرا ينهي 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 .
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 .
كانت من أهم حالات المستعر الأعظم التي شوهدت قبل اختراع التلسكوبات هي تلك التي حدثت في الأعوام 393 م، 1006 م، 1181 م، بالإضافة إلى السوبرنوفا التي سجلها عالم الفلك الشهير تايكو براهي، وكذلك السوبرنوفا التي ظهرت عام 1604 م .
بعد اختراع التلسكوبات وانتشارها، ظهرت سبع حالات من سوبرنوفا في بداية القرن السابع عشر .
تسجيل أشهر سوبر نوفا
في الأزمنة الحديثة، تم تسجيل واحدة من أشهر حالات الانفجارات النجمية المعروفة باسم “SN 1885A” في عام 1987، وحتى الآن ما زال هذا الانفجار الكوني الضخم يخضع لدراسة العلماء لفهم كيفية تطور الانفجارات النجمية بعد عقود من حدوثها .
سبب حدوث سوبرنوفا
تحدث المستعرات العظمى نتيجة للتغير الحاد في مركز النجم، ويتم ذلك على طريقتين كما يلي:
- 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 .
- يحدث انفجار المستعرات العظمى لنجم واحد عند نفاد وقوده، حيث تتدفق كتلة النجم إلى مركزه، مما يؤدي إلى زيادة كتلته بشكل كبير، ولا يمكنه تحمل قوة جاذبيته الخاصة، فينهار مركز النجم ويحدث انفجار هائل للمستعر الأعظم .
تحدث ظاهرة السوبرنوفابشكل متوسط مرة كل خمسين عامًا في مجرات مختلفة، ومن الصعب حدوث هذه الظاهرة في مجرتنا “درب التبانة”؛ لأن الغبار يحجب الرؤية من الأرض .
تم اكتشاف آخر مستعر أعظم في مجرتنا من قِبَل يوهانس كيبلر، كما اكتشف تلسكوب ناسا ” شاندرا ” بقايا سوبرنوفا، ويُعد هذا الاكتشاف الأحدث بالمقارنة مع ما اكتشفه يوهانس كيبلر، وانفجر هذا المستعر في مجرة درب التبانة منذ أكثر من مائة عام
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 حدوث موت النجم على كتلته، وفيما يتعلق بالشمس فهي لا تمتلك الكتلة الكافية لتكون سوبرنوفا، ولكن يمكن للشمس أن تتجول إلى عملاق أحمر وتتحول بشكل تدريجي إلى قزم أبيض عندما تبرد عبر السنين، ولكي يحدث النجم سوبرنوفا، يجب أن تكون كتلته أكثر من ثماني مرات كتلة الشمس .
عندما يحدث انفجار نجمي، تنطلق كميات كبيرة جدا من موجات الراديو والأشعة السينية والأشعة الكونية أيضا، وتنطلق الكثير من العناصر الثقيلة في الكون، والتي شكل بعضها نظامنا الشمسي والوسط النجمي للأرض (Interstellar). تتشكل هذه العناصر أثناء مسار الانفجار، وتذوب القذائف التي يولدها الانفجار في الوسط النجمي
أنواع و حالات سوبرنوفا
تنقسم الانفجارات النجمية إلى نوعين، وهما حالات النوفا والسوبرنوفا:
النوع الأول
هذا النوع المميز من الانفجارات العظيمة لا يحتوي على طيف الهيدروجين في ضوئه. والاعتقاد السائد هو أن حالات الانفجار الفائقة من النوع “Ia” تحدث نتيجة لمشاركة نجم قزم أبيض في نظام النجوم المزدوجة. عندما يتراكم الغاز الخاص بالنجم المشارك على القزم الأبيض، يتعرض القزم الأبيض للضغط تدريجيا، مما يؤدي إلى حدوث تفاعلات نووية داخله ويسبب انفجارا هائلا للمستعر .
يحرص العلماء على استخدام هذا النوع “Ia” من المستعرات كشموع قياسية “standard candles” لقياس المسافات الكونية؛ حيث يعتقد 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
يتميز النوع الثاني من السوبرنوفا بكونه الأكثر بروزا؛ حيث ينفجر النجم ويصبح مستعرا أكبر، فيجب أن تتراوح كتلته بين ثمانية إلى خمسة عشر مرة كتلة الشمس؛ لأن الشمس تفنى وقودها الهيدروجيني، وينفذ وقود الهيليوم في مركزها، ولكن كتلتها وضغطها يكفيان لدمج ذرات الكربون .
في حالة السوبرنوفا الفائقة، يحدث تراكم تدريجي للعناصر الأثقل في مركز النجم، حيث تتشكل طبقات، وفي الجزء الخارجي من النجم تكون العناصر أخف وزنا من المركز. عندما يتجاوز مركز النجم الحد المعروف بـ “حد تشاندراسيكار” من الكتلة، يحدث انفجار. ونتيجة لذلك، يطلق على هذا النوع من السوبرنوفا اسم “المستعرات العظمى المنهارة”، حيث ترتفع درجة حرارة مركز النجم بشكل كبير وتزداد كثافته، وينفجر من المركز، وتطرح المادة في الفضاء تشكل السوبرنوفا .
يتضاءل سطوع النوع II-L من المستعرات العظمى الفائقة بصورة ثابتة بعد حدوث الانفجار .
يتميز النوع II-P بأن سطوعه يبقى ثابتًا لفترة زمنية معينة قبل أن يتضاءل، ويتضمن كلًا من النوعين الهيدروجين في أطيافهما الضوئية .
النجم النيوتروني
بعد انفجار المستعر الأعظم من النوع الثاني، يظل منه نجم نيوتروني بحجم مدينة صغيرة، ويمكنه جمع كتلة الشمس في مساحة صغيرة جدًا بالفضاء، وهو ما يتبقى من ذلك الانفجار الضخم .
الثقب الأسود
يشير العلماء إلى أن النجوم التي يتجاوز حجمها حجم الشمس بنسبة 20 إلى 30 ضعفًا، فإنها تنفجر وتنهار لتشكل الثقوب السوداء .