في مجرتنا ، ولادة المستعرات الأعظمية. ولادة مستعر أعظم واختفاء نجم. شاهد ما هو "سوبر نوفا" في القواميس الأخرى
في 29 أغسطس 1975 ، ظهر مستعر أعظم في السماء في كوكبة الدجاجة. يزداد تألق النجوم مثلها أثناء الوميض بعشرات المقادير النجمية في غضون أيام قليلة. المستعر الأعظم يمكن مقارنته في السطوع بالمجرة بأكملها التي اندلعت فيها ، ويمكن حتى أن يتجاوزها. قمنا بتجميع مجموعة مختارة من أشهر المستعرات الأعظمية.
"سديم السرطان". في الواقع ، هذا ليس نجمًا ، ولكنه من بقاياه. إنه في كوكبة الثور. تم ترك سديم السرطان نتيجة انفجار مستعر أعظم يسمى SN 1054 حدث في عام 1054. كان الفلاش مرئيًا لمدة 23 يومًا بالعين المجردة ، حتى في النهار. وهذا على الرغم من حقيقة أنه يقع على مسافة حوالي 6500 سنة ضوئية (2 كيلو بايت) من الأرض.
الآن يتمدد السديم بسرعة حوالي 1500 كيلومتر في الثانية. حصل سديم السرطان على اسمه من رسم قام به عالم الفلك ويليام بارسونز باستخدام تلسكوب 36 بوصة في عام 1844. في هذا الرسم التخطيطي ، كان السديم يشبه إلى حد كبير سرطان البحر.
SN 1572 (سوبر نوفا تايكو براهي). اندلعت في كوكبة ذات الكرسي عام 1572. وصف تايكو براهي ملاحظاته من النجم الذي رآه.
في إحدى الأمسيات ، كعادتي ، كنت أتفحص السماء ، مظهرها الذي أعرفه جيدًا ، لدهشتي التي لا توصف ، رأيت بالقرب من ذروة النجم في Cassiopeia نجمًا ساطعًا بحجم غير عادي. مندهشًا من هذا الاكتشاف ، لم أكن أعرف ما إذا كنت سأصدق عيني. من حيث التألق ، لا يمكن مقارنتها إلا بالزهرة ، عندما يكون هذا الأخير على بعد أقرب مسافة من الأرض. يمكن للأشخاص الموهوبين بصر جيد أن يميزوا هذا النجم في سماء صافية خلال النهار ، حتى في الظهيرة. في الليل ، عندما تكون السماء غائمة ، وعندما تكون النجوم الأخرى مخفية ، يظل النجم الجديد مرئيًا من خلال سحب كثيفة إلى حد ما.
SN 1604 أو مستعر أعظم كيبلر. اندلعت في خريف عام 1604 في كوكبة Ophiuchus. وهذا النجم يقع على بعد حوالي 20000 سنة ضوئية من النظام الشمسي. على الرغم من ذلك ، بعد اندلاع المرض ، ظل مرئيًا في السماء لمدة عام تقريبًا.
اندلع SN 1987A في سحابة ماجلان الكبيرة ، وهي مجرة قزمة تابعة لمجرة درب التبانة. وصل الضوء من التوهج إلى الأرض في 23 فبراير 1987. يمكن رؤية النجم بالعين المجردة في شهر مايو من ذلك العام. كان الحجم الظاهر للذروة +3: 185. هذا هو أقرب انفجار مستعر أعظم منذ اختراع التلسكوب. أصبح هذا النجم أول ألمع في القرن العشرين.
SN 1993J هو ثاني ألمع نجم في القرن العشرين. اندلع في عام 1993 في المجرة الحلزونية M81. هذه نجمة مزدوجة. خمن العلماء هذا عندما بدأت منتجات الانفجار في زيادة سطوعها بشكل غريب بدلاً من التلاشي التدريجي. ثم أصبح واضحًا: لا يمكن أن يتحول نجم عملاق أحمر عادي إلى مثل هذا المستعر الأعظم غير المعتاد. كان هناك افتراض أن العملاق المتوهج تم إقرانه بنجم آخر.
في عام 1975 ، انفجر مستعر أعظم في كوكبة الدجاجة. في عام 1975 ، حدث انفجار قوي في ذيل Cygnus لدرجة أن المستعر الأعظم كان مرئيًا بالعين المجردة. هكذا لاحظت في محطة القرم من قبل طالب الفلك سيرجي شوجاروف. في وقت لاحق اتضح أن رسالته كانت بالفعل السادسة. أول ثماني ساعات قبل Shugarov ، رأى علماء الفلك اليابانيون النجم. يمكن رؤية النجم الجديد بدون تلسكوبات لبضع ليالٍ: كان ساطعًا فقط من 29 أغسطس إلى 1 سبتمبر. ثم أصبحت نجمة عادية من الدرجة الثالثة من حيث التألق. ومع ذلك ، خلال توهجه ، تمكن النجم الجديد من تجاوز Alpha Cygnus في السطوع. لم ير المراقبون مثل هذه النجوم الجديدة الساطعة منذ عام 1936. تم تسمية النجم Nova Cygnus 1975 ، V1500 Cygni ، وفي عام 1992 حدث انفجار آخر في نفس الكوكبة.
بالفعل في القرن الحادي والعشرين ، انفجر نجم ، والذي أصبح ألمع مستعر أعظم في تاريخ الملاحظات بأكمله - SN 2006gy. الانفجار في 18 سبتمبر 2006 في المجرة NGC 1260. تجاوز سطوعه سطوع المستعرات الأعظمية العادية بحوالي درجتين من حيث الحجم ، مما جعل من الممكن افتراض أنه ينتمي إلى فئة جديدة من هذه العمليات - hypernovae. اقترح العلماء عدة نظريات لما حدث: تكوين نجم كوارك ، الانفجار المتعدد لنجم ، اصطدام نجمين هائلين.
أصغر سوبر نوفا في مجرتنا هو G1.9 + 0.3. تقع على بعد حوالي 25000 سنة ضوئية وتقع في كوكبة القوس في وسط درب التبانة. سرعة تمدد بقايا المستعر الأعظم غير مسبوقة - أكثر من 15 ألف كيلومتر في الثانية (أي 5٪ من سرعة الضوء). اندلع هذا النجم في مجرتنا منذ حوالي 25000 عام. على الأرض ، يمكن ملاحظة انفجاره حوالي عام 1868.
ماذا تعرف عن المستعرات الأعظمية؟ بالتأكيد ستقول أن المستعر الأعظم هو انفجار هائل لنجم ، في مكانه يبقى نجم نيوتروني أو ثقب أسود.
ومع ذلك ، في الواقع ، ليست كل المستعرات الأعظمية هي المرحلة النهائية في حياة النجوم الضخمة. يتضمن التصنيف الحديث لانفجارات السوبرنوفا ، بالإضافة إلى انفجارات السوبرنوفا ، بعض الظواهر الأخرى.
المستعر الأعظم والجديد
مصطلح "سوبر نوفا" انتقل من مصطلح "نجم جديد". "الجديدة" تسمى النجوم التي ظهرت في السماء من الصفر تقريبًا ، وبعد ذلك تلاشت تدريجياً. أولها "الجديدة" معروفة من السجلات الصينية التي يعود تاريخها إلى الألفية الثانية قبل الميلاد. ومن المثير للاهتمام أن المستعرات الأعظمية غالبًا ما توجد بين هذه المستعرات. على سبيل المثال ، كان Tycho Brahe هو من لاحظ المستعر الأعظم في عام 1571 ، والذي صاغ فيما بعد مصطلح "نجم جديد". نحن نعلم الآن أنه في كلتا الحالتين لا نتحدث عن ولادة نجوم جديدة بالمعنى الحرفي.
تشير المستعرات الأعظمية الجديدة والمستعرات الأعظمية إلى زيادة حادة في سطوع نجم أو مجموعة من النجوم. كقاعدة عامة ، لم يكن لدى الناس من قبل الفرصة لمراقبة النجوم التي تسببت في حدوث هذه الفاشيات. كانت هذه أجسامًا باهتة جدًا بالنسبة للعين المجردة أو الأداة الفلكية لتلك السنوات. لقد لوحظت بالفعل في لحظة الوميض ، والتي تشبه بشكل طبيعي ولادة نجم جديد.
على الرغم من تشابه هذه الظواهر ، يوجد اليوم اختلاف حاد في تعريفاتها. ذروة سطوع المستعرات الأعظمية هي آلاف ومئات الآلاف من المرات أكبر من ذروة لمعان النجوم الجديدة. يفسر هذا التناقض بالاختلاف الأساسي في طبيعة هذه الظواهر.
ولادة نجوم جديدة
التوهجات الجديدة هي انفجارات نووية حرارية تحدث في بعض الأنظمة النجمية القريبة. تتكون هذه الأنظمة أيضًا من نجم مصاحب أكبر (نجم التسلسل الرئيسي ، عملاق ثانوي أو). تسحب الجاذبية القوية للقزم الأبيض المادة من النجم المرافق ، مما يؤدي إلى تكوين قرص تراكم حوله. في بعض الأحيان تفقد العمليات النووية الحرارية التي تحدث في قرص التراكم الاستقرار وتصبح متفجرة.
نتيجة لمثل هذا الانفجار ، يزداد سطوع النظام النجمي بالآلاف ، بل وحتى مئات الآلاف من المرات. هذه هي الطريقة التي يولد بها نجم جديد. الجسم المعتم حتى الآن ، وحتى غير المرئي للمراقب الأرضي ، يكتسب سطوعًا ملحوظًا. كقاعدة عامة ، يصل هذا التفشي إلى ذروته في غضون أيام قليلة ، ويمكن أن يتلاشى لسنوات. في كثير من الأحيان ، تتكرر مثل هذه الانفجارات في نفس النظام كل بضعة عقود ؛ دورية. هناك أيضًا قشرة غاز متوسعة حول النجم الجديد.
انفجارات السوبرنوفا لها طبيعة مختلفة تمامًا وأكثر تنوعًا في أصلها.
تنقسم المستعرات الأعظمية عادةً إلى فئتين رئيسيتين (الأولى والثانية). يمكن أن تسمى هذه الفئات الطيفية ، منذ ذلك الحين تتميز بوجود وغياب خطوط الهيدروجين في أطيافها. أيضًا ، تختلف هذه الفئات بشكل ملحوظ. جميع المستعرات الأعظمية من الدرجة الأولى متشابهة من حيث قوة الانفجار وديناميكيات التغيير في السطوع. المستعرات الأعظمية من الدرجة الثانية متنوعة للغاية في هذا الصدد. تكمن قوة انفجارها وديناميكيات تغيرات السطوع في نطاق واسع جدًا.
يتم إنشاء جميع المستعرات الأعظمية من الدرجة الثانية عن طريق الانهيار الثقالي في الأجزاء الداخلية للنجوم الضخمة. بعبارة أخرى ، هذا هو نفسه ، المألوف لدينا ، انفجار العمالقة الفائقة. من بين المستعرات الأعظمية من الدرجة الأولى ، هناك تلك التي تشبه آلية انفجارها انفجار نجوم جديدة.
موت العمالقة
المستعرات الأعظمية هي النجوم التي تتجاوز كتلتها 8-10 كتل شمسية. نوى هذه النجوم ، بعد استنفاد الهيدروجين ، تنتقل إلى التفاعلات النووية الحرارية بمشاركة الهيليوم. بعد استنفاد الهيليوم ، ينتقل القلب إلى تركيب عناصر أثقل من أي وقت مضى. يتم إنشاء المزيد والمزيد من الطبقات في أحشاء نجم ، لكل منها نوع خاص به من الاندماج النووي الحراري. في المرحلة الأخيرة من تطوره ، يتحول مثل هذا النجم إلى عملاق "متعدد الطبقات". يحدث تخليق الحديد في جوهره ، بينما يستمر تخليق الهيليوم من الهيدروجين بالقرب من السطح.
يحدث اندماج نوى الحديد والعناصر الأثقل مع امتصاص الطاقة. لذلك ، بعد أن أصبح الحديد ، جوهر العملاق العملاق لم يعد قادرًا على إطلاق الطاقة لتعويض قوى الجاذبية. يفقد القلب توازنه الهيدروديناميكي ويبدأ في الانضغاط غير المنتظم. تستمر الطبقات المتبقية من النجم في الحفاظ على هذا التوازن حتى يتقلص اللب إلى حجم حرج معين. الآن بقية الطبقات والنجم ككل تفقد توازنها الهيدروديناميكي. فقط في هذه الحالة ، ليس الضغط هو ما "يفوز" ، ولكن الطاقة المنبعثة أثناء الانهيار والتفاعلات العشوائية الأخرى. هناك إعادة ضبط للغلاف الخارجي - انفجار سوبر نوفا.
الاختلافات الطبقية
يتم شرح الفئات والفئات الفرعية المختلفة من المستعرات الأعظمية بالطريقة التي كان بها النجم قبل الانفجار. على سبيل المثال ، فإن غياب الهيدروجين في المستعرات الأعظمية من الدرجة الأولى (الفئات الفرعية Ib ، Ic) هو نتيجة لحقيقة أن النجم نفسه لا يحتوي على الهيدروجين. على الأرجح ، فقد جزء من غلافه الخارجي أثناء التطور في نظام ثنائي قريب. يختلف طيف الفئة الفرعية Ic عن Ib في حالة عدم وجود الهيليوم.
على أي حال ، تحدث المستعرات الأعظمية من هذه الفئات في النجوم التي ليس لها غلاف خارجي من الهيدروجين والهيليوم. تقع بقية الطبقات ضمن حدود صارمة إلى حد ما لحجمها وكتلتها. ويفسر ذلك حقيقة أن التفاعلات النووية الحرارية تحل محل بعضها البعض ببداية مرحلة حرجة معينة. هذا هو السبب في تشابه انفجارات نجوم الفئة Ic و Ib. تبلغ ذروة لمعانها حوالي 1.5 مليار ضعف لمعان الشمس. يصلون إلى هذا اللمعان في 2-3 أيام. بعد ذلك ، يضعف سطوعها من 5 إلى 7 مرات في الشهر وينخفض ببطء في الأشهر اللاحقة.
نجوم المستعر الأعظم من النوع الثاني لها غلاف من الهيدروجين والهيليوم. اعتمادًا على كتلة النجم وميزاته الأخرى ، يمكن أن يكون لهذه القشرة حدود مختلفة. هذا يفسر النطاق الواسع في شخصيات المستعرات الأعظمية. يمكن أن يختلف سطوعها من عشرات الملايين إلى عشرات المليارات من اللمعان الشمسي (باستثناء انفجارات أشعة جاما - انظر أدناه). وديناميات التغيرات في السطوع لها طابع مختلف للغاية.
تحول القزم الأبيض
تشكل التوهجات فئة خاصة من المستعرات الأعظمية. هذه هي الفئة الوحيدة من المستعرات الأعظمية التي يمكن أن تحدث في المجرات الإهليلجية. تشير هذه الميزة إلى أن هذه الفاشيات لم تكن نتيجة موت العمالقة الفائقة. لا تبقى الكائنات الفائقة على قيد الحياة حتى اللحظة التي "تتقدم فيها" مجراتها ، أي تصبح بيضاوية الشكل. أيضًا ، كل ومضات هذه الفئة لها نفس السطوع تقريبًا. وبسبب هذا ، فإن المستعرات الأعظمية من النوع Ia هي "الشموع القياسية" للكون.
لقد ظهروا في نمط مختلف تمامًا. كما أشرنا سابقًا ، فإن هذه الانفجارات تشبه إلى حد ما في طبيعتها الانفجارات الجديدة. تشير إحدى المخططات الخاصة بأصلها إلى أنها نشأت أيضًا في نظام قريب من قزم أبيض ونجمه المصاحب. ومع ذلك ، على عكس النجوم الجديدة ، يحدث هنا انفجار من نوع مختلف أكثر كارثية.
عندما "يلتهم" رفيقه ، تزداد كتلته حتى يصل إلى حد شاندراسيخار. هذا الحد ، الذي يساوي تقريبًا 1.38 كتلة شمسية ، هو الحد الأعلى لكتلة قزم أبيض ، وبعد ذلك يتحول إلى نجم نيوتروني. يصاحب مثل هذا الحدث انفجار نووي حراري مع إطلاق هائل للطاقة ، أكبر بكثير من انفجار تقليدي جديد. تشرح القيمة غير المتغيرة عمليًا لحد Chandrasekhar هذا التناقض الصغير في سطوع التوهجات المختلفة لهذه الفئة الفرعية. هذا السطوع أكبر بنحو 6 مليارات مرة من اللمعان الشمسي ، وديناميكيات تغييره هي نفسها بالنسبة للفئة Ib ، المستعر الأعظم.
انفجارات Hypernova
Hypernovae عبارة عن رشقات نارية تكون طاقتها أعلى بعدة مرات من طاقة المستعرات الأعظمية النموذجية. هذا هو ، في الواقع ، هي hypernovae هي مستعرات أعظم ساطعة للغاية.
كقاعدة عامة ، يُنظر إلى انفجار النجوم فائقة الكتلة ، والذي يُطلق عليه أيضًا اسم hypernovae. تبدأ كتلة هذه النجوم من 80 ، وغالبًا ما تتجاوز الحد النظري البالغ 150 كتلة شمسية. هناك أيضًا نسخ يمكن أن يتشكل hypernovae أثناء فناء المادة المضادة ، أو تكوين نجم كوارك ، أو اصطدام نجمين هائلين.
تعتبر Hypernovae جديرة بالملاحظة لأنها السبب الرئيسي ، ربما ، لأكثر الأحداث كثافة للطاقة والأندر في الكون - انفجارات أشعة جاما. تتراوح مدة رشقات أشعة جاما من أجزاء من الثانية إلى عدة ساعات. لكن في أغلب الأحيان يستمرون 1-2 ثانية. في هذه الثواني ، تصدر طاقة مماثلة لطاقة الشمس طوال 10 مليارات سنة من حياتها! لا تزال طبيعة انفجارات أشعة جاما موضع شك في الغالب.
أسلاف الحياة
على الرغم من كل طبيعتها الكارثية ، يمكن تسمية المستعرات الأعظمية بحق أسلاف الحياة في الكون. تدفع قوة انفجارها الوسط النجمي لتكوين غيوم وسدم من الغاز والغبار ، والتي تولد فيها النجوم لاحقًا. ميزة أخرى لها هي أن المستعرات الأعظمية تشبع الوسط بين النجوم بعناصر ثقيلة.
المستعرات الأعظمية هي التي تولد جميع العناصر الكيميائية التي تكون أثقل من الحديد. بعد كل شيء ، كما ذكرنا سابقًا ، يتطلب تركيب هذه العناصر طاقة. المستعرات الأعظمية فقط هي القادرة على "شحن" النوى المركبة والنيوترونات لإنتاج عناصر جديدة كثيفة الاستهلاك للطاقة. تحملهم الطاقة الحركية للانفجار عبر الفضاء مع العناصر المتكونة في أحشاء النجم المتفجر. وتشمل هذه العناصر الكربون والنيتروجين والأكسجين وعناصر أخرى تكون الحياة العضوية بدونها مستحيلة.
مراقبة المستعر الأعظم
انفجارات السوبرنوفا ظاهرة نادرة للغاية. في مجرتنا ، التي تحتوي على أكثر من مائة مليار نجم ، لا يوجد سوى عدد قليل من التوهجات في كل قرن. وفقًا للتاريخ والمصادر الفلكية في العصور الوسطى ، على مدار الألفي عام الماضية ، تم تسجيل ستة مستعرات عظمى فقط مرئية للعين المجردة. لم ير علماء الفلك المعاصرون مستعرات أعظم في مجرتنا من قبل. أقربها حدث في عام 1987 في سحابة ماجلان الكبيرة ، أحد أقمار مجرة درب التبانة. في كل عام ، يلاحظ العلماء ما يصل إلى 60 مستعرًا أعظمًا يحدث في مجرات أخرى.
وبسبب هذه الندرة ، يتم دائمًا ملاحظة المستعرات الأعظمية بالفعل في وقت اندلاع الفاشية. الأحداث التي سبقتها لم تُلاحظ أبدًا ، لذا فإن طبيعة المستعرات الأعظمية لا تزال غامضة إلى حد كبير. العلم الحديث غير قادر على التنبؤ بدقة بالمستعرات الأعظمية. أي نجم مرشح قادر على الاشتعال فقط بعد ملايين السنين. الأكثر إثارة للاهتمام في هذا الصدد هو منكب الجوزاء ، الذي لديه فرصة حقيقية للغاية لإلقاء الضوء على السماء الأرضية في حياتنا.
تفشي عالمي
انفجارات Hypernova أندر. في مجرتنا ، يحدث مثل هذا الحدث مرة كل مئات الآلاف من السنين. ومع ذلك ، يتم ملاحظة انفجارات أشعة جاما الناتجة عن فرط نوفا بشكل شبه يومي. إنها قوية جدًا لدرجة أنها تم تسجيلها من جميع أركان الكون تقريبًا.
على سبيل المثال ، يمكن رؤية إحدى انفجارات أشعة جاما ، التي تقع على بعد 7.5 مليار سنة ضوئية ، بالعين المجردة. ليحدث في مجرة المرأة المسلسلة ، كانت السماء على الأرض لبضع ثوان مضاءة بنجم مع سطوع البدر. إذا حدث ذلك على الجانب الآخر من مجرتنا ، فستظهر شمس ثانية على خلفية درب التبانة! اتضح أن سطوع الفلاش أكثر سطوعًا من الشمس بملايين المرات وأكثر سطوعًا من مجرتنا بملايين المرات. بالنظر إلى وجود مليارات المجرات في الكون ، فليس من المستغرب سبب تسجيل مثل هذه الأحداث يوميًا.
التأثير على كوكبنا
من غير المحتمل أن تشكل المستعرات الأعظمية تهديدًا للإنسانية الحديثة وتؤثر بأي شكل من الأشكال على كوكبنا. حتى انفجار منكب الجوزاء لن يضيء سماءنا إلا لبضعة أشهر. ومع ذلك ، فقد كان لهم بالتأكيد تأثير حاسم علينا في الماضي. مثال على ذلك هو أول خمسة انقراضات جماعية على الأرض حدثت قبل 440 مليون سنة. وفقًا لإصدار واحد ، كان سبب هذا الانقراض هو وميض أشعة غاما الذي حدث في مجرتنا.
والأمر الأكثر أهمية هو الدور المختلف تمامًا للمستعرات الأعظمية. كما لوحظ بالفعل ، فإن المستعرات الأعظمية هي التي تخلق العناصر الكيميائية اللازمة لظهور الحياة القائمة على الكربون. لم يكن المحيط الحيوي الأرضي استثناءً. تشكل النظام الشمسي في سحابة غاز تحتوي على أجزاء من انفجارات سابقة. اتضح أننا جميعًا مدينون بمظهرنا للمستعر الأعظم.
علاوة على ذلك ، استمرت المستعرات الأعظمية في التأثير على تطور الحياة على الأرض. من خلال زيادة الخلفية الإشعاعية للكوكب ، أجبروا الكائنات الحية على التحور. لا تنس الانقراضات الكبرى. بالتأكيد قامت المستعرات الأعظمية أكثر من مرة "بإجراء تعديلات" على الغلاف الحيوي للأرض. بعد كل شيء ، إذا لم تكن هناك انقراضات عالمية ، لكانت الآن أنواع مختلفة تمامًا تهيمن على الأرض.
حجم الانفجارات النجمية
لفهم نوع طاقة انفجارات المستعر الأعظم بصريًا ، دعنا ننتقل إلى معادلة مكافئ الكتلة والطاقة. وفقا له ، كل غرام من المادة يحتوي على كمية هائلة من الطاقة. لذا فإن 1 جرام من مادة ما يعادل انفجار قنبلة ذرية انفجرت فوق هيروشيما. تعادل طاقة قنبلة القيصر ثلاثة كيلوغرامات من المادة.
في كل ثانية خلال العمليات النووية الحرارية في أحشاء الشمس ، يتحول 764 مليون طن من الهيدروجين إلى 760 مليون طن من الهيليوم. أولئك. كل ثانية تشع الشمس طاقة تعادل 4 ملايين طن من المادة. يصل فقط واحد من ملياري طاقة الشمس إلى الأرض ، وهو ما يعادل كيلوغرامين من الكتلة. لذلك يقولون إن انفجار قنبلة القيصر يمكن ملاحظته من المريخ. بالمناسبة ، توفر الشمس عدة مئات من الطاقة للأرض أكثر مما تستهلكه البشرية. وهذا يعني أنه من أجل تغطية الاحتياجات السنوية من الطاقة لجميع البشرية الحديثة ، لا يلزم تحويل سوى بضعة أطنان من المادة إلى طاقة.
بالنظر إلى ما سبق ، تخيل أن متوسط المستعر الأعظم في ذروته "يحرق" ملايين الأطنان من المادة. هذا يتوافق مع كتلة كويكب كبير. تعادل الطاقة الإجمالية للمستعر الأعظم كتلة كوكب أو حتى نجم منخفض الكتلة. أخيرًا ، تنفجر أشعة جاما في ثوانٍ ، أو حتى أجزاء من الثانية من عمرها ، وتبعث طاقة مكافئة لكتلة الشمس!
هذه المستعرات الأعظمية المختلفة
لا ينبغي أن يرتبط مصطلح "سوبرنوفا" بانفجار النجوم فقط. ربما تكون هذه الظواهر متنوعة مثل النجوم نفسها. لم يفهم العلم بعد الكثير من أسرارهم.
ولادة مستعر أعظم
السماء في يوم صافٍ ، بشكل عام ، صورة مملة ورتيبة إلى حد ما: كرة ساخنة من الشمس ومساحة نظيفة لا نهاية لها ، مزينة أحيانًا بالغيوم أو السحب النادرة.
شيء آخر هو السماء في ليلة صافية. عادة ما تتناثر جميعها مع مجموعات لامعة من النجوم. في الوقت نفسه ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه في سماء الليل بالعين المجردة ، يمكنك رؤية ما بين 3 إلى 4.5 ألف ضوء الليل. وجميعهم ينتمون إلى درب التبانة ، حيث يقع نظامنا الشمسي.
وفقًا للمفاهيم الحديثة ، النجوم عبارة عن كرات غازية ساخنة ، يتم في أعماقها الاندماج الحراري لنواة الهيليوم من نوى الهيدروجين مع إطلاق كمية هائلة من الطاقة. هي التي توفر لمعان النجوم.
أقرب نجم إلينا هو شمسنا التي تبعد 150 مليون كيلومتر. لكن النجم Proxima Centauri ، بعد ذلك في المسافة ، يقع على مسافة 4.25 سنة ضوئية منا ، أو 270 ألف مرة أبعد من الشمس.
هناك نجوم أكبر بمئات المرات من الشمس ونفس عدد المرات أدنى منها في هذا المؤشر. ومع ذلك ، فإن كتل النجوم تختلف في حدود أكثر تواضعًا - من واحد على ١٢ من كتلة الشمس إلى ١٠٠ كتلة من كتلتها. أكثر من نصف النجوم المرئية هي أنظمة ثنائية وأحيانًا ثلاثية.
بشكل عام ، يمكن الإشارة إلى عدد النجوم في الكون المرئية لنا بالرقم 125.000.000.000 مع أحد عشر صفراً إضافياً.
الآن ، لتجنب الخلط بين الأصفار ، لم يعد علماء الفلك يحتفظون بسجلات للنجوم الفردية ، بل للمجرات بأكملها ، مع الأخذ في الاعتبار أنه يوجد في المتوسط حوالي 100 مليار نجم في كل منها.
كان عالم الفلك الأمريكي فريتز زويكي رائدًا في عملية بحث مستهدفة عن المستعرات الأعظمية.
في عام 1996 ، قدر العلماء أنه يمكن رؤية 50 مليار مجرة من الأرض. عندما تم تشغيل تلسكوب هابل الفضائي ، والذي لم يتدخل بسبب تداخل الغلاف الجوي للأرض ، قفز عدد المجرات المرئية إلى 125 مليار.
بفضل الرؤية الشاملة لهذا التلسكوب ، توغل علماء الفلك في أعماق الكون لدرجة أنهم رأوا مجرات ظهرت بعد مليار سنة فقط من الانفجار العظيم الذي ولد الكون.
تُستخدم عدة عوامل لتمييز النجوم: اللمعان والكتلة ونصف القطر والتركيب الكيميائي للغلاف الجوي ، فضلاً عن درجة حرارته. وباستخدام عدد من الخصائص الإضافية للنجم ، يمكنك أيضًا تحديد عمره.
كل نجم هو هيكل ديناميكي يولد وينمو وبعد ذلك ، بعد أن بلغ سنًا معينة ، يموت بهدوء. ولكن يحدث أيضًا أنه ينفجر فجأة. يؤدي هذا الحدث إلى تغييرات واسعة النطاق في المنطقة المجاورة للنجم المتفجر.
وهكذا ، فإن الاضطراب الذي أعقب هذا الانفجار ينتشر بسرعة هائلة ، وعلى مدار عشرات الآلاف من السنين ، يلتقط مساحة شاسعة في الوسط بين النجوم. في هذه المنطقة ، ترتفع درجة الحرارة بشكل حاد ، لتصل إلى عدة ملايين درجة ، وتزداد كثافة الأشعة الكونية وقوة المجال المغناطيسي بشكل كبير.
تسمح هذه السمات للمادة التي يقذفها نجم مفجر بتكوين نجوم جديدة وحتى أنظمة كوكبية كاملة.
لهذا السبب ، تمت دراسة كل من المستعرات الأعظمية وبقاياها عن كثب من قبل علماء الفيزياء الفلكية. بعد كل شيء ، يمكن للمعلومات التي تم الحصول عليها أثناء دراسة هذه الظاهرة أن توسع المعرفة حول تطور النجوم العادية ، وحول العمليات التي تحدث أثناء ولادة النجوم النيوترونية ، وكذلك توضيح تفاصيل تلك التفاعلات التي تؤدي إلى تكوين النجوم الثقيلة. العناصر والأشعة الكونية وما إلى ذلك.
في وقت من الأوقات ، كان علماء الفلك يطلقون على تلك النجوم التي زاد سطوعها فجأة بأكثر من 1000 مرة اسم المستعرات المستعرة. ظهرت في السماء بشكل غير متوقع ، مما أدى إلى إجراء تغييرات على التكوين المعتاد للأبراج. ازداد سطوعها فجأة بحد أقصى عدة آلاف من المرات ، وانخفض سطوعها بشكل حاد بعد بعض الوقت ، وبعد بضع سنوات أصبح سطوعها ضعيفًا كما كان قبل الانفجار.
وتجدر الإشارة إلى أن تواتر التوهجات ، التي يتم خلالها تحرير نجم من جزء من ألف من كتلته ويتم طرحه في الفضاء بسرعة كبيرة ، تعتبر من العلامات الرئيسية لولادة نجوم جديدة. ولكن ، في الوقت نفسه ، قد يبدو غريبًا ، فإن انفجارات النجوم لا تؤدي إلى تغييرات كبيرة في هيكلها ، أو حتى إلى تدميرها.
كم مرة تحدث مثل هذه الأحداث في مجرتنا؟ إذا أخذنا في الاعتبار فقط تلك النجوم التي لم تتجاوز الدرجة الثالثة في سطوعها ، إذن ، وفقًا للأحداث التاريخية وملاحظات علماء الفلك ، لم تتم ملاحظة أكثر من 200 ومضة ساطعة على مدار خمسة آلاف عام.
ولكن عندما بدأت دراسات المجرات الأخرى ، أصبح من الواضح أن سطوع النجوم الجديدة التي تظهر في زوايا الفضاء هذه غالبًا ما تساوي لمعان المجرة بأكملها التي تظهر فيها هذه النجوم.
بطبيعة الحال ، فإن ظهور النجوم بمثل هذا اللمعان هو حدث غير عادي ويختلف تمامًا عن ولادة النجوم العادية. لذلك ، في عام 1934 ، اقترح الفلكيان الأمريكيان فريتز زويكي ووالتر بادي أن تلك النجوم التي يصل سطوعها الأقصى إلى لمعان المجرات العادية يجب تصنيفها على أنها فئة منفصلة من المستعرات الأعظمية والنجوم الأكثر سطوعًا. في الوقت نفسه ، ينبغي ألا يغيب عن البال أن انفجارات السوبرنوفا في الحالة الحالية لمجرتنا هي ظاهرة نادرة للغاية ، لا تحدث أكثر من مرة واحدة كل 100 عام. حدثت أكثر حالات التفشي اللافتة للنظر التي سجلتها الأطروحات الصينية واليابانية في عامي 1006 و 1054.
بعد خمسمائة عام ، في عام 1572 ، لاحظ عالم الفلك البارز تايكو براهي انفجار سوبر نوفا في كوكبة ذات الكرسي. في عام 1604 ، رأى يوهانس كيبلر ولادة مستعر أعظم في كوكبة الحواء. ومنذ ذلك الحين ، لم يتم ملاحظة مثل هذه الأحداث العظيمة في مجرتنا.
ربما يرجع ذلك إلى حقيقة أن النظام الشمسي يحتل مثل هذا الموقع في مجرتنا بحيث أنه من الممكن ملاحظة انفجارات السوبرنوفا من الأرض باستخدام أدوات بصرية في نصف حجمها فقط. في الجزء المتبقي ، يتم إعاقة ذلك عن طريق امتصاص الضوء بين النجوم.
وبما أن هذه الظواهر تحدث في المجرات الأخرى بنفس التردد تقريبًا كما في مجرة درب التبانة ، فقد تم الحصول على المعلومات الرئيسية حول المستعرات الأعظمية وقت اندلاعها من ملاحظاتها في المجرات الأخرى ...
لأول مرة في عام 1936 ، بدأ عالما الفلك دبليو بادي وإف زويكي في الانخراط في بحث مستهدف عن المستعرات الأعظمية. خلال ثلاث سنوات من الملاحظات في مجرات مختلفة ، اكتشف العلماء 12 انفجارًا للمستعر الأعظم ، والتي خضعت لاحقًا لمزيد من البحث الشامل باستخدام القياس الضوئي والتحليل الطيفي.
علاوة على ذلك ، فإن استخدام معدات فلكية أكثر تقدمًا جعل من الممكن توسيع قائمة المستعرات الأعظمية المكتشفة حديثًا. وقد أدى إدخال البحث الآلي إلى حقيقة أن العلماء اكتشفوا أكثر من مائة مستعر أعظم سنويًا. في المجموع ، تم تسجيل 1500 من هذه الأشياء في وقت قصير.
في السنوات الأخيرة ، بمساعدة التلسكوبات القوية ، اكتشف العلماء أكثر من 10 مستعرات عظمى بعيدة في ليلة واحدة من الملاحظات!
في يناير 1999 ، وقع حدث صدم حتى علماء الفلك المعاصرين ، الذين اعتادوا على العديد من "الحيل" في الكون: تم تسجيل وميض في أعماق الفضاء أكثر سطوعًا بعشر مرات من كل ما سجله العلماء من قبل. وقد لاحظها قمرا صناعيا للبحث وتلسكوب في جبال نيو مكسيكو مزود بكاميرا أوتوماتيكية. حدثت هذه الظاهرة الفريدة في كوكبة Bootes. بعد ذلك بقليل ، في أبريل من نفس العام ، وجد العلماء أن المسافة إلى الفلاش كانت تسعة مليارات سنة ضوئية. هذا ما يقرب من ثلاثة أرباع نصف قطر الكون.
أظهرت الحسابات التي أجراها علماء الفلك أنه في بضع ثوانٍ ، استمر خلالها الوميض ، تم إطلاق الطاقة عدة مرات أكثر مما أنتجته الشمس خلال الخمسة مليارات سنة من وجودها. ما الذي تسبب في مثل هذا الانفجار المذهل؟ ما هي العمليات التي أدت إلى هذا الإطلاق الهائل للطاقة؟ لا يستطيع العلم بعد الإجابة عن هذه الأسئلة على وجه التحديد ، على الرغم من وجود افتراض بأن مثل هذه الكمية الهائلة من الطاقة يمكن أن تحدث في حالة اندماج نجمين نيوترونيين.
هذا النص هو قطعة تمهيدية.من كتاب 100 أسرار عظيمة للملاحة الفضائية مؤلف سلافين ستانيسلاف نيكولايفيتشولادة RNII في غضون ذلك ، وقع حدث مهم في حياة علماء الصواريخ الروس. في خريف عام 1933 ، اندمج مختبر ديناميكيات الغاز و MosGIRD في منظمة واحدة - معهد الأبحاث النفاثة (RNII). ونتيجة لذلك ،
من كتاب أنت وحملك مؤلف فريق المؤلفين من كتاب المرأة. دليل للرجال مؤلف نوفوسيلوف أوليج أوليجوفيتش من كتاب الاكتشافات الجغرافية مؤلف Khvorostukhina سفيتلانا الكسندروفناولادة الأرض الآن من الصعب حتى تخيل وقت بدا فيه كوكب الأرض وكأنه كرة ضخمة مغبرة ، خالية من النباتات والكائنات الحية. استغرق الأمر عدة مليارات من السنين قبل أن تنشأ الحياة على سطح الكوكب. استغرق الأمر أكثر من ذلك بكثير
من كتاب أساطير الشعوب الفنلندية الأوغرية مؤلف بتروخين فلاديمير ياكوفليفيتش من كتاب الموسوعة السلافية مؤلف أرتيموف فلاديسلاف فلاديميروفيتش من كتاب نحن سلاف! مؤلف سيمينوفا ماريا فاسيليفنا من كتاب غرائب أجسادنا - 2 بواسطة خوان ستيفنالفصل الأول الميلاد في أليس في بلاد العجائب ، كتب لويس كارول: "ابدأ من البداية" ، قال الملك رسميًا ، "واستمر حتى تصل إلى النهاية. ثم توقف ". قال رجل حكيم ذات مرة: "البداية سهلة دائمًا. ما يحدث أصعب بكثير
من كتاب أسرار الجواهر مؤلف ستارتسيف رسلان فلاديميروفيتشالولادة والقطع لا يمكن لأي شخص ليس على دراية بتعقيدات فن المجوهرات أن يخفي خيبة أمله عند رؤية الزمرد غير المصقول. أين النقاء والشفافية ، وأين لعبة النور والعميق والنور الفريد ، وكأننا نعيش في الحجر نفسه ويضيء في قلبه؟
من كتاب إرهابيو الكمبيوتر [أحدث التقنيات في خدمة العالم السفلي] مؤلف Revyako Tatyana Ivanovna"ولادة" الفيروسات إن تاريخ فيروس الكمبيوتر ، كقاعدة عامة ، هو معلومات حول مكان ووقت إنشاء (أول اكتشاف) للفيروس ؛ معلومات حول هوية المنشئ (إذا كانت معروفة بشكل موثوق) ؛ صلات "عائلية" مزعومة للفيروس ؛ المعلومات الواردة من
من كتاب الموسوعة السوفيتية العظمى (AN) للمؤلف TSB من كتاب الموسوعة السوفيتية العظمى (PA) للمؤلف TSB من كتاب اعرف العالم. سلاح مؤلف زيغونينكو ستانيسلاف نيكولايفيتشولادة براوننج تم تطوير أول مسدس ذاتي التحميل ، والذي لم يعد يشعر بتأثير تصميم المسدس ، في عام 1897 من قبل جيه براوننج ، وهو موظف في مصنع الأسلحة العسكرية الوطني البلجيكي في غيرستال. لتقليل حجم الأسلحة المخترع
من كتاب اعرف العالم. علم الإجرام المؤلف Malashkina M.ما هو القاسم المشترك بين المباراة والمستعر الأعظم؟ اخترع البارود الأسود في الصين منذ أكثر من 1000 عام. احتفظ الصينيون بالصيغة سرية ، ولكن في عام 1242 كشفها العالم الإنجليزي روجر بيكون للجميع. أُجبر بيكون على القيام بذلك ، وإلا لكان قد اتُهم بالسحر و
من كتاب 1000 أسرار صحة المرأة المؤلف فولي دينيس من كتاب يمشي في موسكو قبل البترين مؤلف بيسدينا ماريا بوريسوفناولادة المدينة ولكن دعنا نعود إلى الأوقات التي كان فيها كل هذا الماء الرائع ، الذي لم يخيم بعد على سلوك المستهلك للإنسان ، يتلألأ تحت أشعة الشمس. في ذلك الوقت القديم ، لم تكن الأنهار مجرد مصادر طبيعية لإمدادات المياه ، ولم تكن مجرد "مورّدين"
كل صباح ، عند دخول مكتبه وتشغيل جهاز الكمبيوتر الخاص به ، يأمل باولو مازالي في الحصول على أخبار عن كارثة كونية. إيطالي نحيف ذو لحية معدة جيدًا هو موظف في المعهد الألماني للفيزياء الفلكية التابع لجمعية ماكس بلانك في جارشينج بالقرب من ميونيخ. وصائد مستعر أعظم. يطارد النجوم المحتضرة في الفضاء ، في محاولة لكشف أسرار معاناتهم المؤلمة. تعد انفجارات النجوم من أعظم الظواهر الكونية. والقوة الدافعة الرئيسية لدورة ولادة وموت العوالم في الكون. تنتشر موجات الصدمة الناتجة عن انفجاراتهم عبر الفضاء مثل الدوائر على الماء. إنها تضغط الغاز بين النجوم في خيوط عملاقة وتعطي قوة دفع لتشكيل كواكب ونجوم جديدة. بل وتؤثر على الحياة على الأرض. يقول مازالي: "جاءت جميع العناصر التي تتكون منها أنفسنا وعالمنا تقريبًا من انفجارات سوبر نوفا".
سديم السلطعون |
لا يمكن تصديقه ، ولكنه حقيقي: الكالسيوم في عظامنا والحديد في خلايا الدم ، والسيليكون في رقائق الكمبيوتر لدينا والفضة في مجوهراتنا - كل هذا ولد في بوتقة الانفجارات الكونية. في الجحيم النجمي ، تم لحام ذرات هذه العناصر معًا ، ثم بدفعة قوية تم إلقاؤها في الفضاء بين النجوم. والرجل نفسه وكل ما حوله - لا شيء سوى غبار النجوم.
كيف يتم ترتيب هذه الأفران النووية الفضائية؟ أي النجوم تنتهي حياتها بانفجار؟ وماذا يعمل كمفجر لها؟ كانت هذه الأسئلة الأساسية مصدر قلق للعلماء لفترة طويلة. أصبحت الأدوات الفلكية أكثر دقة ، وأصبحت برامج المحاكاة الحاسوبية أكثر كمالا. هذا هو السبب في أن الباحثين تمكنوا من كشف العديد من ألغاز المستعرات الأعظمية في السنوات الأخيرة. وتكشف عن التفاصيل المذهلة لكيفية حياة النجم وموته.
أصبح هذا الاختراق العلمي ممكنًا من خلال زيادة عدد الأشياء المرصودة. في الماضي ، كان علماء الفلك محظوظين بما يكفي لملاحظة وميض نجم محتضر في الفضاء ، يحجب ضوء المجرة بأكملها. الآن تراقب التلسكوبات الآلية السماء المرصعة بالنجوم بشكل منهجي. وتقوم برامج الكمبيوتر بمقارنة الصور الملتقطة على فترات عدة أشهر. وهي تشير إلى ظهور نقاط مضيئة جديدة في السماء أو اشتداد وهج النجوم المعروفة بالفعل.
هناك أيضًا جيش كامل من علماء الفلك الهواة. هم كثيرون بشكل خاص في نصف الكرة الشمالي. حتى بمساعدة التلسكوبات منخفضة الطاقة ، غالبًا ما يتمكنون من التقاط وميض النجوم المحتضرة. في عام 2010 ، لاحظ الهواة والمحترفون ما مجموعه 339 سوبر نوفا. وفي عام 2007 ، كان هناك ما يصل إلى 573 مجرة "خاضعة للإشراف" المشكلة الوحيدة هي أنهم جميعًا في مجرات أخرى ، بعيدًا عن مجرة درب التبانة. هذا يجعل من الصعب دراستها بالتفصيل.
بمجرد اكتشاف جسم لامع جديد بخصائص غير عادية في الفضاء ، تنتشر أخبار الاكتشاف على الفور عبر الإنترنت. حدث هذا في حالة المستعر الأعظم 2008D. يشير الحرف "D" في الاختصار إلى أن هذا هو رابع مستعر أعظم يتم اكتشافه في عام 2008.
الأخبار التي تفيد بأن مجموعة من علماء الفلك الأمريكيين سجلت في 9 يناير انبعاثًا قويًا للأشعة السينية في الفضاء وجدت باولو مازالي في طوكيو ، حيث كان يُلقي محاضرة. يقول: "بعد أن علمنا بهذا ، وضعنا كل شيء جانبًا على الفور وركزنا على دراسة هذا الشيء لمدة ثلاثة أشهر."
خلال النهار ، ظل مازالي على اتصال بزملائه في تشيلي ، حيث قام بتنسيق عمليات رصد الألعاب النارية في الفضاء باستخدام أحد التلسكوبات الفائقة المثبتة هناك. وفي الليل تشاور مع علماء أوروبيين. حتى الآن ، يتذكر بحماس هذا العمل الشاق والليالي الطوال. ثم كان لدى علماء الفلك فرصة نادرة لمتابعة عملية انفجار نجم تقريبًا من البداية إلى النهاية. عادة ، يدخل النجم المحتضر عدسات التلسكوبات بعد أيام قليلة من بدء الألم.
كان الدافع القوي لتطوير الأبحاث الحديثة حول المستعرات الأعظمية هو الإحساس الفلكي للقرن. حدث ذلك في عام 1987. لكن هانز توماس جانكا ، زميل مازالي في معهد الفيزياء الفلكية ، يتذكر كل شيء كما لو كان بالأمس. في 25 فبراير ، احتفل جميع الموظفين بعيد ميلاد رئيس المعهد. دافع يانكا للتو عن شهادته وكان يختار موضوعًا لرسالة الدكتوراه. في منتصف العطلة ، مثل صاعقة من اللون الأزرق ، انفجرت أخبار الاكتشاف عشية انفجار مستعر أعظم تحت الرمز SN 1987A. يقول: "لقد تسبب في ضجة كبيرة". تم حل مشكلة موضوع الرسالة على الفور.
ما الذي يميزها؟ تم اكتشافه في أقرب مجرة لنا - سحابة ماجلان الكبيرة ، على مسافة 160 ألف سنة ضوئية فقط من الأرض. بالمعايير الكونية - في متناول اليد.
وصدفة أخرى مثيرة للاهتمام. بدأ الألم الكبير لهذا النجم منذ 160 ألف عام ، عندما ظهر نوع فريد من الرئيسيات في السافانا في شرق إفريقيا - الإنسان العاقل Homo sapiens.
قبل أن يصل الضوء من وميضه إلى الأرض ، تمكن الناس من ملء الكوكب ، واختراع العجلة ، وخلق الزراعة والصناعة ، ودراسة قوانين الفيزياء المعقدة ، وبناء تلسكوبات قوية. في الوقت المناسب لالتقاط وتحليل إشارة الضوء من سحابة Magellanic.
تعمل جانكا منذ عام 1987 على نموذج حاسوبي لشرح الديناميكيات الداخلية لعملية موت النجم. الآن لديه الفرصة للتحقق من عمليات إعادة البناء الافتراضية مع الحقائق الحقيقية. كل ذلك بفضل البيانات التي تم جمعها أثناء مراقبة انفجار النجم SN 1987A. لا يزال المستعر الأعظم الأكثر دراسة في التاريخ.
 |
النجوم التي تزيد كتلتها عن ثمانية أضعاف كتلة شمسنا ، "تنهار" عاجلاً أم آجلاً بفعل وزنها وتنفجر |
المتفجرات النهائية |
 |
انفجارات السوبرنوفا هي القوة الدافعة وراء دورة المادة. إنها تنفث تيارات من الغاز "ينابيع مجرية" تتشكل منها نجوم جديدة. |
 |
1. انفجارات سوبر نوفا |
المتفجرات النهائية |
بناءً على تحليل إشعاعها ، تم الاستنتاج ، من بين أمور أخرى ، أن هناك نوعين رئيسيين من المستعرات الأعظمية. تأتي الطاقة اللازمة لانفجار مستعر أعظم من النوع 1 أ من العملية السريعة للاندماج النووي الحراري في النواة الكثيفة للكربون والأكسجين للنجوم الصغيرة بحجم القمر ، والتي تساوي كتلة شمسنا. إن فوراتهم هي مادة مثالية لدراسة تأثير التوسع المتسارع للكون ، والذي حصل اكتشافه على جائزة نوبل في الفيزياء في عام 2011.
النوع الثاني هو المستعرات الأعظمية ذات النواة المنهارة. في حالتهم ، مصدر الطاقة المتفجرة هو الجاذبية ، التي تضغط على مادة نجم يزن ما لا يقل عن ثماني كتل شمسية وتتسبب في "انهيار". يتم تسجيل انفجارات من هذا النوع ثلاث مرات أكثر. وهم الذين يخلقون الظروف لتكوين عناصر كيميائية ثقيلة مثل الفضة والكادميوم.
سوبر نوفا SN 1987A ينتمي إلى النوع الثاني. يمكن رؤية هذا بالفعل في حجم النجم - مسبب الاضطراب الكوني. كانت أثقل من الشمس بعشرين مرة. وقد مرت بتطور نموذجي للنجوم من فئة الوزن هذه.
يبدأ النجم حياته كسحابة باردة مخلخلة من الغاز بين النجوم. يتم ضغطها تحت تأثير جاذبيتها وتتخذ شكل كرة تدريجيًا. في البداية ، يتكون أساسًا من الهيدروجين - أول عنصر كيميائي نشأ بعد وقت قصير من الانفجار العظيم ، والذي بدأ به كوننا. في المرحلة التالية من حياة النجم ، تندمج نوى الهيدروجين لتكوين الهيليوم. أثناء هذا الاندماج النووي ، يتم إطلاق كمية هائلة من الطاقة ، مما يؤدي إلى توهج النجم. يتم تصنيع المزيد والمزيد من العناصر المعقدة من الهليوم "المضاعف" - الكربون الأول ، ثم الأكسجين. في الوقت نفسه ، ترتفع درجة حرارة النجم ، وتتشكل ذرات أثقل في لهبها. يغلق الحديد سلسلة الاندماج النووي الحراري. عندما تندمج نوى الحديد مع نوى العناصر الأخرى ، لا يتم إطلاق الطاقة ، بل على العكس من ذلك ، يتم إنفاقها. في هذه المرحلة ، يتوقف تطور أي نجم.
بحلول ذلك الوقت ، أصبح بالفعل هيكلًا متعدد الطبقات مثل البصل. كل طبقة تتوافق مع مرحلة معينة من تطورها. الخارج - غلاف هيدروجين ، تحته - طبقات من الهيليوم والكربون والأكسجين والسيليكون. وفي الوسط يوجد قلب يتكون من حديد غازي مضغوط مسخن إلى عدة بلايين درجة. يتم ضغطها بإحكام لدرجة أن مكعب الزهر المصنوع من هذه المواد يمكن أن يزن عشرة آلاف طن.
تقول جانكا: "من الآن فصاعدًا ، الكارثة حتمية". عاجلاً أم آجلاً ، لم يعد الضغط في اللب الحديدي المتنامي قادرًا على كبح ضغط جاذبيته. وينهار في جزء من الثانية. المادة ، التي تتجاوز كتلة الشمس ، مضغوطة في كرة يبلغ قطرها 20 كيلومترًا فقط. تحت تأثير الجاذبية داخل النواة ، يتم "ضغط" الإلكترونات سالبة الشحنة في بروتونات موجبة الشحنة وتشكل نيوترونات. يتكون النجم النيوتروني من اللب - وهو عبارة عن جلطة كثيفة لما يسمى "بالمادة الغريبة".
تشرح جانكا: "لم يعد بإمكان النجم النيوتروني أن يتقلص أكثر". - يتحول غلافه إلى جدار غير قابل للاختراق ، حيث ترتد منه المادة التي تنجذب إلى المركز من الطبقات العليا. يتسبب الانفجار الداخلي في موجة صدمة عكسية تندفع عبر جميع الطبقات إلى الخارج. في هذه الحالة ، يتم تسخين الأمر بشكل رهيب. بالقرب من اللب ، تصل درجة حرارته إلى 50 مليار درجة كلفن. عندما تصل موجة الصدمة إلى قشرة النجم ، يهرب ينبوع من الغاز الساخن إلى الفضاء بسرعة هائلة - أكثر من 40 ألف كيلومتر في الثانية. وينبعث منها ضوء. النجم مشع ساطع. إنه هذا الوميض الذي يراه علماء الفلك في التلسكوبات ، بعد آلاف أو حتى ملايين السنين ، عندما يصل الضوء إلى الأرض.
كما تظهر نماذج الكمبيوتر المبرمجة مع جميع قوانين الفيزياء ، تحدث تفاعلات حرارية نووية معقدة في جهنم حول نجم نيوتروني. العناصر الخفيفة مثل الأكسجين والسيليكون "تحترق" إلى عناصر ثقيلة - الحديد والنيكل والتيتانيوم والكالسيوم.
لفترة طويلة كان يعتقد أن أثقل العناصر الكيميائية - الذهب والرصاص واليورانيوم - تولد في هذه الكارثة. لكن الحسابات الأخيرة التي أجراها هانز توماس جانكا وزملاؤه هزت هذه النظرية. أظهرت المحاكاة أن قوة "الرياح الجزيئية" المنبعثة من المستعر الأعظم لا تكفي "للضغط" على النيوترونات الحرة في نوى الذرات المتوسعة لتكوين تكتلات أثقل من أي وقت مضى.
ولكن من أين تأتي العناصر الثقيلة إذن؟ يولدون في تصادم النجوم النيوترونية التي خلفتها انفجار المستعرات الأعظمية ، كما تعتقد جانكا. هذا يؤدي إلى طرد هائل للمادة الساخنة في الفضاء. علاوة على ذلك ، فإن التوزيع التكراري للعناصر الثقيلة في هذه المادة التي تم الحصول عليها عن طريق النمذجة يتوافق مع المعلمات الحقيقية للنظام الشمسي. لذلك فقدت المستعرات الأعظمية احتكارها لتكوين المادة الكونية. لكن كل شيء يبدأ معهم.
في لحظة الانفجار ثم في طريقه إلى أن يصبح سديمًا متوسعًا ، يكون السوبرنوفا مشهدًا ساحرًا. لكن المفارقة هي أنه ، وفقًا لمعايير الفيزياء ، هذه الألعاب النارية الكونية الضخمة ، على الرغم من كونها مذهلة ، إلا أنها مجرد أثر جانبي. أثناء الانهيار التثاقلي للنجم ، يتم إطلاق المزيد من الطاقة في ثانية واحدة أكثر من كل النجوم في الكون التي تشع في "الوضع العادي": حوالي 10 46 جول. يقول جانكا: "لكن 99 بالمائة من هذه الطاقة لا يتم إطلاقها بواسطة وميض من الضوء ، ولكن في شكل جسيمات نيوترينو غير مرئية". في غضون عشر ثوانٍ ، تتشكل كمية هائلة من هذه الجسيمات خفيفة الوزن في اللب الحديدي للنجم - 10 أوكتوديسيلون ، أي 10 أس 58.
في 23 فبراير 1987 ، اندلع ضجة علمية: سجلت ثلاثة أجهزة استشعار في اليابان والولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد السوفيتي في وقت واحد عشرين نيوترينوات من انفجار مستعر أعظم عام 1987. يقول جانكا: "قبل ذلك ، كانت فكرة النجوم النيوترونية الناشئة عن انهيار الجاذبية متبوعًا بإطلاق طاقة على شكل نيوترينوات هي فرضية خالصة". "وأخيرًا ، تم تأكيد ذلك." لكن حتى الآن ، هذه هي إشارة النيوترينو الوحيدة المسجلة من نجم متفجر. من الصعب للغاية اكتشاف آثار هذه الجسيمات ، لأنها تكاد لا تتفاعل مع المادة. في المستقبل ، عند تحليل هذه الظاهرة ، كان على علماء الفيزياء الفلكية الاكتفاء بمحاكاة الكمبيوتر. وقد قطعوا شوطا طويلا أيضا. على سبيل المثال ، اتضح أنه بدون النيوترينوات الطائرة ، لا يمكن أن تشتعل الألعاب النارية الكونية. في النماذج الحاسوبية الأولى ليانكي ، لم تصل الجبهة الافتراضية لموجة الانفجار من النجوم الضخمة إلى السطح ، ولكنها "تلاشت" بعد المائة كيلومتر الأولى ، مما أدى إلى إهدار كل الطاقة الأولية.
أدرك الباحثون أنهم فقدوا بعض العوامل المهمة. بعد كل شيء ، في الواقع ، لا تزال النجوم تنفجر. تقول جانكا: "ثم بدأنا في البحث عن آلية تسبب الانفجار الثانوي لمستعر أعظم". استغرق الأمر سنوات عديدة لحل "مشكلة المستعرات الأعظمية". نتيجة لذلك ، كان من الممكن محاكاة العمليات التي تحدث في الأجزاء الأولى من الثانية من الانفجار بدقة. والعثور على دليل.
يانكا تعرض فيديو رسوم متحركة قصير على جهاز الكمبيوتر الخاص بها. أولاً ، تظهر نقطة حمراء مستديرة تمامًا على الشاشة - وسط المستعر الأعظم. بعد 40 مللي ثانية ، تبدأ هذه الكرة في التشوه أكثر فأكثر. تنحني مقدمة موجة الصدمة أولاً في اتجاه واحد ، ثم في الاتجاه الآخر. ينبض ويتأرجح. يبدو كما لو أن الغلاف الغازي للنجم يتضخم. بعد 600 مللي ثانية أخرى ، تنفجر. حدث انفجار.
يعلق العلماء على هذه العملية بالطريقة التالية: تتشكل الأقماع والفقاعات في الطبقات الساخنة للنجم ، كما هو الحال على سطح العصيدة أثناء الطهي. بالإضافة إلى ذلك ، تتحرك المادة الفقاعية ذهابًا وإيابًا بين الغلاف واللب. وبفضل هذا ، فإنها تتعرض لفترة أطول لنيوترينوات عالية الطاقة تتسرب من أحشاء النجم. إنهم يعطون الأمر الزخم اللازم للانفجار.
ومن المفارقات أن هذه الجسيمات "المحايدة" ، التي عادة ما تمر عبر المادة بدون أثر ، هي التي تعمل كمفجر لانفجار مستعر أعظم. تكاليف العلماء لدراسة لغز احتضار النجوم فلكية ، لتتناسب مع حجم الظاهرة نفسها. استغرق الأمر ثلاث سنوات من العمل المتواصل فقط لنمذجة العمليات التي تحدث في أول 0.6 ثانية من انهيار قلب النجم. يقول جانكا: "لقد استخدمنا جميع أجهزة الكمبيوتر العملاقة المتاحة في مراكز البيانات في جارشينج وشتوتغارت ويوليش إلى أقصى إمكاناتها".
يقول العلماء إن الأمر يستحق ذلك. بعد كل شيء ، لا يتعلق الأمر فقط بالألعاب النارية الضخمة في الفضاء. تلعب انفجارات السوبرنوفا دورًا رائدًا في تطور الكون. إنهم يقذفون كميات هائلة من الغبار بعيدًا في الفضاء بين النجوم. بعد انفجار من نجم ، كتلته في البداية عشرة أضعاف كتلة الشمس ، يبقى نجم نيوتروني يزن كتلة شمسية ونصف فقط. تنتشر معظم المادة في جميع أنحاء الفضاء. هذه الموجة القوية من المادة والطاقة تعطي زخما لتشكيل نجوم جديدة.
تصل انفجارات المستعر الأعظم أحيانًا إلى مثل هذه القوة التي تقذف الغاز من غلاف نجم خارج المجرة "الأم" وترشها في الفضاء بين المجرات. تُظهر نماذج الكمبيوتر الفيزيائية الفلكية أن هذا التأثير أكثر أهمية للتطور الكوني. إذا بقي الغاز داخل المجرات ، فسيتكون عدد أكبر من النجوم الجديدة فيها.
من خلال كمية الغبار النجمي وجزيئات العناصر الثقيلة في الكون ، يمكن تحديد عدد مرات حدوث انفجارات المستعر الأعظم. كل ثانية ، خمسة إلى عشرة نجوم تنفجر في مكان ما في الفضاء.
ولكن مع نفاد صبر خاص ، ينتظر علماء الفلك ظهور المستعرات الأعظمية في مجرتنا. لا يمكن استبدال ملاحظات انفجار نجم من مسافة "قريبة" حتى بنموذج الكمبيوتر الأكثر تقدمًا. وفقًا لتوقعاتهم ، في المائة عام القادمة ، يجب أن ينفجر نجمان قديمان في منطقتنا. آخر انفجار مستعر أعظم داخل مجرة درب التبانة ، والذي يمكن رؤيته من الأرض حتى بالعين المجردة ، لوحظ في عام 1604 من قبل عالم الفلك يوهانس كبلر.
توتر علماء الفلك بترقب. يقول باولو مازالي ، صائد المستعرات الأعظمية: "قريبًا سيحدث ذلك مرة أخرى". لقد حدد العلماء بالفعل بعض أكثر النجوم المرشحة احتمالا. من بينها العملاق الأحمر العملاق منكب الجوزاء في الزاوية اليسرى العليا من الجبار ، أجمل كوكبة مرئية في سماء الليل. إذا كان هذا النجم في مركز نظامنا الشمسي ، فإنه سيمتد إلى ما هو أبعد من مدار الأرض والمريخ.
على مدى ملايين السنين من وجودها ، استهلكت منكب الجوز بالفعل معظم وقودها النووي ويمكن أن تنفجر في أي لحظة. قبل الموت ، سيومض العملاق ألف مرة أكثر مما كان عليه في الحياة. يقول علماء الفلك إنه سوف يلمع في السماء مثل الهلال ، أو حتى اكتمال القمر. وإذا كنت محظوظًا ، يمكنك رؤية توهجها حتى أثناء النهار.
سوبرنوفا ،الانفجار الذي شهد موت نجم. أحيانًا يكون انفجار سوبرنوفا أكثر إشراقًا من المجرة التي حدث فيها.
تنقسم المستعرات الأعظمية إلى نوعين رئيسيين. النوع الأول يتميز بنقص الهيدروجين في الطيف البصري. لذلك ، يُعتقد أن هذا انفجار لنجم قزم أبيض ، قريب من الكتلة من الشمس ، ولكنه أصغر حجمًا وأكثر كثافة. لا يوجد هيدروجين تقريبًا في تكوين القزم الأبيض ، لأن هذا هو المنتج النهائي لتطور نجم عادي. في الثلاثينيات من القرن الماضي ، أظهر S. Chandrasekhar أن كتلة القزم الأبيض لا يمكن أن تتجاوز حدًا معينًا. إذا كان في نظام ثنائي بنجم عادي ، فيمكن أن تتدفق مادته على سطح القزم الأبيض. عندما تتجاوز كتلته حد Chandrasekhar ، ينهار القزم الأبيض (يتقلص) ، مع ارتفاع درجات الحرارة والانفجار. أنظر أيضاالنجوم.
اندلع مستعر أعظم من النوع الثاني في 23 فبراير 1987 في مجرتنا المجاورة ، سحابة ماجلان الكبيرة. أُطلق عليها اسم إيان شيلتون ، الذي لاحظ أولاً انفجار سوبرنوفا بواسطة تلسكوب ، ثم بالعين المجردة. (يعود آخر اكتشاف من هذا القبيل إلى كبلر ، الذي رأى انفجارًا مستعرًا أعظمًا في مجرتنا عام 1604 ، قبل اختراع التلسكوب بوقت قصير). سجلت ولاية أوهايو (الولايات المتحدة الأمريكية) تدفقًا من جسيمات النيوترينوات الأولية التي تم إنتاجها في درجات حرارة عالية جدًا أثناء انهيار لب النجم ، ومن السهل اختراق غلافه. على الرغم من أن تيار النيوترينو انبعث من نجم مع وميض ضوئي منذ حوالي 150 ألف عام ، إلا أنه وصل إلى الأرض في وقت واحد تقريبًا مع الفوتونات ، مما يثبت أن النيوترينوات ليس لها كتلة وتتحرك بسرعة الضوء. أكدت هذه الملاحظات أيضًا الافتراض القائل بأن حوالي 10٪ من كتلة النواة النجمية المنهارة تنبعث على شكل نيوترينوات عندما ينهار اللب نفسه ويتحول إلى نجم نيوتروني. في النجوم الضخمة جدًا ، أثناء انفجار مستعر أعظم ، يتم ضغط النوى إلى كثافة أكبر ، وربما تتحول إلى ثقوب سوداء ، لكن الطبقات الخارجية للنجم لا تزال مطروحة. سم. أيضًاثقب أسود.
في مجرتنا ، سديم السرطان هو بقايا انفجار مستعر أعظم ، لاحظه العلماء الصينيون في عام 1054. لاحظ عالم الفلك الشهير T. Brahe أيضًا في عام 1572 انفجارًا مستعرًا أعظمًا اندلع في مجرتنا. على الرغم من أن مستعر أعظم شيلتون كان الأول بالقرب من المستعر الأعظم الذي تم اكتشافه منذ كبلر ، فقد تم رصد المئات من المستعرات الأعظمية في المجرات الأخرى البعيدة بواسطة التلسكوبات على مدى المائة عام الماضية.
في بقايا انفجار سوبرنوفا ، يمكنك العثور على الكربون والأكسجين والحديد والعناصر الثقيلة. لذلك ، تلعب هذه الانفجارات دورًا مهمًا في التركيب النووي - عملية تكوين العناصر الكيميائية. من المحتمل أنه قبل 5 مليارات سنة ، كان ولادة النظام الشمسي قد سبقه أيضًا انفجار مستعر أعظم ، مما أدى إلى ظهور العديد من العناصر التي كانت جزءًا من الشمس والكواكب. التحسس النووي.
