تغطية شاملة

علم الفلك - نظرية الانفجار الكبير

نوع جديد من المستعرات الأعظم يجبر علماء الفلك على إعادة التفكير في حياة أكبر النجوم

سوبر نوفا
سوبر نوفا

بواسطة: مايكل موير

عندما ينتهي الصيف بالنسبة لشمسنا بعد حوالي خمسة مليارات سنة، سوف تتلاشى وتصبح قزمًا أبيض غير نشط. النجوم الأكبر تخرج في عملية الانفجار. وإذا كانت كتلتها أكبر من 10 أضعاف كتلة شمسنا، فإنها تنهار بقوة كافية لإشعال مستعر أعظم، وهو أحد أكثر الأحداث نشاطًا في الكون. لعقود من الزمن، اشتبه علماء الفلك في وجود نوع أكبر من الانفجارات النجمية: المستعر الأعظم من نوع "عدم الاستقرار المزدوج"، الذي تبلغ طاقته 100 مرة أكبر من طاقة المستعر الأعظم العادي. وفي العام الماضي، اكتشفه أخيرًا فريقان من علماء الفلك، مما رسم على الفور حدًا جديدًا للحجم الذي يمكن أن تصل إليه الأشياء في عالمنا.

في كل النجوم هناك توازن بين الجاذبية والضغط. عندما تندمج العناصر الخفيفة مثل الهيدروجين (أي تخضع للاندماج أو الاندماج النووي) في قلب النجم، فإن التفاعلات تخلق فوتونات تمارس ضغطًا خارجيًا وتوازن سحب الجاذبية. في النجوم الأكبر حجمًا، يكون الضغط في القلب مرتفعًا بما يكفي لدمج العناصر الأثقل مثل الأكسجين والكربون، وهي عملية تنتج المزيد من الفوتونات. لكن الأمر ليس بهذه البساطة في النجوم التي تزيد كتلتها عن 100 كتلة شمسية. عندما تبدأ نوى الأكسجين في الاندماج مع بعضها البعض، يطلق التفاعل فوتونات نشطة للغاية بحيث تتحول تلقائيًا إلى أزواج إلكترون-بوزيترون. وبدون الفوتونات لا يوجد ضغط خارجي، ويبدأ النجم في الانهيار.

هناك احتمالان لما سيحدث بعد ذلك. يمكن أن يؤدي الانهيار إلى خلق المزيد من الضغط، مما يؤدي إلى إشعال ما يكفي من الأكسجين لخلق موجة من الطاقة. هذا الانفجار قوي بما يكفي لتفجير الطبقات الخارجية للنجم، ولكن ليس لتكوين مستعر أعظم كامل. يمكن لهذه الدورة أن تكرر نفسها على شكل نبضات، ويطلق علماء الفلك على مثل هذه الحالة اسم المستعر الأعظم "النابض" المزدوج غير المستقر. تستمر النبضات حتى يفقد النجم كتلة كافية لإنهاء حياته في مستعر أعظم عادي. أعلنت مجموعة بحثية بقيادة روبرت إم كويمبي من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتيك) أنها حددت مثل هذا المستعر الأعظم وقدمت ورقة بحثية حول هذا الموضوع للنشر.

إذا كان النجم كبيرًا حقًا، ونحن هنا نتحدث عن أكثر من 130 كتلة شمسية، فإن الانهيار يحدث بسرعة كبيرة ويتراكم الكثير من الثبات حتى أن اندماج الأكسجين لا يمكنه إيقافه. تتطور الكثير من الطاقة في مثل هذا الفضاء الضيق، مما يؤدي في النهاية إلى انفجار هذه المجموعة بأكملها، دون ترك أي شيء وراءها. يقول أفيشي جال يام، عالم الفلك في معهد وايزمان للعلوم في رحوفوت، والذي تزعم مجموعته في مقال نُشر مؤخرًا في مجلة نيتشر، إنها أول من اكتشف وجودًا ما: "إنه الشيء الحقيقي، وهو الأكبر على الإطلاق". مستعر أعظم مزدوج عدم الاستقرار (تنتمي مجلة ساينتفيك أمريكان إلى مجموعة نيتشر للنشر).

قبل هذه النتائج، جادل معظم علماء الفلك بأن النجوم الضخمة في المجرات القريبة فقدت معظم كتلتها قبل أن تموت، لذا فإن وجود مستعر أعظم مزدوج غير مستقر كان غير وارد. والآن يتم إعادة التفكير في هذه الأفكار، بعد أن أثبتت هذه الانفجارات الكبرى وجودها بأسلوب ملفت للنظر.

تعليقات 11

  1. ايتسيك،
    الجدول الزمني المناسب للمستعر الأعظم ليس من لحظة اندماج ذرتي الهيدروجين الأخيرتين، وذلك لأنه ليس هناك ضرورة لحدوث ذلك في الطبقات الخارجية للنجم - ما يهم هو ما يحدث في القلب.
    وفي قلب النجم الذي ينصهر إلى مستعر أعظم، ينصهر الأكسجين إلى هيليوم، ثم ينصهر إلى كربون وأكسجين ثم إلى عناصر أثقل فأثقل حتى الحديد. تستمر عمليات الاحتراق الأخيرة في المتوسط ​​أيامًا أو ساعات من لحظة بدايتها حتى حدوث المستعر الأعظم. عند نقطة معينة، عندما يتزايد الضغط ويكون القلب مصنوعًا بالفعل من الحديد وكثيفًا للغاية (يحتفظ به ضغط انحطاط الإلكترونات المشابه للقزم الأبيض)، يحدث الحدث الذي يبدأ المستعر الأعظم - الإلكترونات والبروتونات متماسكة حيوية (بسبب ضغط الانحطاط) التي فجأة، تصبح ذات قيمة طاقية تصبح نيوترونًا.
    تقلل هذه العملية من حجم اللب وبالتالي يتقلص اللب ويصبح أكثر كثافة - أي أنه من المفيد أن تصبح الإلكترونات والفيرونات الإضافية عكس الإلكترون وبالتالي، خلال SD من الثانية، يختفي اللب بأكمله يتحول النجم إلى كرة من النيوترونات (النجم النيوتروني).
    عندما لا يوجد شيء يعيقه، ينهار الوشاح إلى الداخل، وإذا اصطدمت بكرة النيوترون، فإنه يرتد إلى الخلف ويخلق موجة صدمية - هذا هو المستعر الأعظم

  2. مهلا، هناك شيء حيرني، ماذا عن تحويل الكتلة إلى ثقب أسود أو قزم أبيض؟ هل يحدث ذلك بعد المستعر الأعظم، بدلاً من ذلك؟

  3. أنت
    الجواب موجود في متن المقال:
    هناك احتمالان لما سيحدث بعد ذلك. يمكن أن يؤدي الانهيار إلى خلق المزيد من الضغط، مما يؤدي إلى إشعال ما يكفي من الأكسجين لخلق موجة من الطاقة. هذا الانفجار قوي بما يكفي لتفجير الطبقات الخارجية للنجم، ولكن ليس لتكوين مستعر أعظم كامل. يمكن لهذه الدورة أن تكرر نفسها على شكل نبضات، ويطلق علماء الفلك على مثل هذه الحالة اسم المستعر الأعظم "النابض" المزدوج غير المستقر. وتستمر النبضات حتى يفقد النجم كتلة كافية لإنهاء حياته في مستعر أعظم عادي.
    عندما تكون كتلة النجم كبيرة جدًا، يفقد النجم كتلة معينة - حتى حد معين - عند هذا الحد ينفجر النجم على شكل مستعر أعظم.
    ليس لدي أي معرفة رسمية بهذه المواضيع، لكن مما فهمته أن الأمر يتعلق بالفوتونات. عندما ينهي نجم بهذا الحجم حياته، في مرحلة ما من العملية يتم إنشاء فوتونات نشطة للغاية بحيث تتحول تلقائيًا إلى أزواج من الإلكترونات والبوزيترونات. وبدون الفوتونات لا يوجد ضغط خارجي، ويبدأ النجم في الانهيار.
    أي أن الانهيار يبدأ إلى ذلك الحد الذي سيفقد فيه النجم كتلة معينة تسمح للنجم بالانفجار كمستعر أعظم، وهذا لا يحدث دفعة واحدة. لأنه إذا فقد النجم كتلته التي لم تصل بعد إلى هذا الحد المعين لإنتاج مستعر أعظم، فإن النجم "يحتاج" إلى فقدان المزيد من الكتلة حتى هذا الحد المعين الذي يكون فيه المستعر الأعظم ممكنًا. (على الأقل هذا ما فهمته).

  4. كم من الوقت يستغرق الانفجار في تكوين المستعر الأعظم؟ لنفترض من لحظة اندماج الزوج الأخير من ذرات الهيدروجين؟

  5. يائير، لن يجيبك أحد هنا، أولئك الذين لا يتطوعون بنظريات لا أساس لها يتم تجاهلهم. اختلق بعض هراء العصر الجديد وستحصل على كل التفسيرات التي تريدها

  6. لم أفهم شيئًا، لماذا بعد الانهيار حدث انفجار آخر في الخارج؟ فبعد كل شيء، قلنا أن الوقود النووي للنجم ينفد ثم تتسبب قوة الجاذبية الهائلة في انهيار النجم على نفسه، فلماذا لا يبقى كتلة صغيرة شديدة الضغط من المادة؟ ما الذي يجعلها تنفجر للخارج مرة أخرى؟

    شكرا مقدما.

  7. وعندما يتم اكتشاف انفجارات أكثر قوة ويصبح من الممكن قياسها (مثل اندماج النجوم النيوترونية)، سيجدون أن تلك النجوم تخلق ثقوبًا في الفضاء على شكل ثقوب سوداء. 🙂

ترك الرد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها *

يستخدم هذا الموقع Akismat لمنع الرسائل غير المرغوب فيها. انقر هنا لمعرفة كيفية معالجة بيانات الرد الخاصة بك.