المستعر الأعظم Supernova النهاية المأساوية للنجوم في الكون

[Mary Naeem]

المستعر الأعظم Supernova النهاية المأساوية للنجوم في الكون

0

الأفق البعيد في الفضاء الفسيح؛ مليئ بالعجائب، والألغاز، والعمليات الكونية الغامضة، والجامحة أيضاً من تكوّن كواكب، ونجوم، وموت وانهيار آخرين. عملياتٌ توقف القلب في الكائن البشري الذي يعيش حياة غير مُتداركة. فلو قارنها بما يحدث حوله في الفضاء، سيدرك تماماً أنه على حافة الهاوية..

مستنداً بقدميه على كُرة أرضية، تتأرجح في مدارها حول الشمس، وتدور بسرعتها المهولة، إضافة لذلك فهي مُحاطة بكافة أنواع المخاطر الكونية، التي تستطيع نَفْيها كُلياً بما تحويه في لحظة.

حتماً ستحدث النهاية في زمنٍ ووقتٍ ما لم يحدد بعد، فلكل شيء نهاية، وجميع الأشياء تَفْنى وتؤول لنهايات تُلائم ماهيّتها. بالنسبة لمصابيح السماء؛ النجوم التي ارتبطت دائماً بالخيال، والجمال، والإبداع، فهي تنتهي أيضاً، ونهايتها مأساوية مُقارنة بمكانتها في قلوبنا، هذه النهاية تحولها لظاهرة كونية تُعرف بـ “المُستعر الأعظم”.

ببساطة؛ هو إنفجار نجم ما في الفضاء الفسيح، وهو أضخم الإنفجارات التي تحدث في الكون. ينفجر الغلاف الخارجي للنجم مُكوناً سحابة كبيرة من البلازما، وتتناثر طاقة الإنفجار في الفضاء الكوني في كل مكان قريب من النجم، ثم تتلاشى بعد ذلك في غضون أسابيع، أو أشهر.

أما قلب أو مركز النجم؛ فينهار على نفسه مُكوناً نجماً نيوترونياً وفقاً لكتلته الشمسية، أو قزماً أبيضاً. فإذا زادت الكتلة الشمسية لأي نجمٍ قبل موته عن 20؛ فإن النجم يتحول إلى ثقبٍ أسود، ولا ينفجر إلى مستعرٍ أعظم.
الكتلة الشمسية: وحدة قياس تستعمل في الفيزياء الفلكية لقياس كتلة النجوم والمجرات بشكلٍ تقاربي. الكتلة الشمسية الواحدة = كتلة الشمس. أو كتلة شمسية واحدة = 332.950 كتلة الأرض.

مواقع حدوث إنفجارات النجوم

تحدث الإنفجارات النجمية في المجرات الأخرى، ونادراً ماتحدث في مجرة درب التبانة. وفي عام 1604؛ شاهد “جوهانس كيبلر” المستعر الأعظم الوحيد في مجرتنا. واكتشف تليسكوب ناسا “تشاندرا” العديد من الإنفجارات النجمية الحديثة التي حدثت في مجرة درب التبانة منذ أكثر من ألف عام. ثم أصبح العديد من المستعرات تظهر في مجرة درب التبانة مؤخراً.

أسباب حدوثها

تحدث هذه الإنفجارات نتيجة تغيُّر في مركز النجم، وتحدث هذه التغيرات في اتجاهين مختلفين- متعاكسين- مؤديةً بذلك إلى حدوث الإنفجار. تحدث الإنفجارات في نوعٍ من النجوم مُصنف ضمن الفئة النجمية ثنائية النظام “بمعنى أن هناك نجمين يدوران حول نقطة واحدة”.
والنوع الثاني من الإنفجارات النجمية تحدث عند موت النجم. فوفقاً لكيفية عمل النجوم، فهي تعمل من خلال وقود نووي، وكتله تصب في مركزه. هذه الكتله المتزايدة في مركز النجم، تجعله ثقيلاً، وكثيفاً جداً بحيث لا تستطيع قوة جاذبيته؛ الصمود أمام زيادة وزنه، ثم ينهار المركز أخيراً.

أهمية معرفة الإنفجارات النجمية

أحد أهم الأسباب التي دفعتنا للإهتمام بهذا النوع من الأحداث الكونية، هو أنها زودتنا بأدلة واضحة بأن الكون آخذ في التوسُّع بتسارعٍ كبير. وحدد العلماء أيضاً أن للمستعرات العظمى دوراً مهماً في توزيع العناصر في أنحاء الكون، فعندنا ينفجر نجم ما، تنتشر العناصر والحطام في الفضاء في كل الإتجاهات.
وُجدت بعض هذه العناصر التي كانت في قلب نجم على الأرض. أما البعض الآخر فيُشكّل نجوماً أخرى، أو كواكب، أو أي شيء آخر في الكون. كما يمكن لهذه الإنفجارات النجمية، أن تعطينا سيناريو قريب يدلنا على نهاية الشمس في مجرتنا، والتي لا تمتلك حتى الآن الكثافة العالية التي تسمح لها بالإنهيار.!

أنواع المستعرات

تتغير أنواع المستعرات حسب تكوينها، ونظامها. ويصنفها علماء الفلك حسب أطياف الإمتصاص القادمة منها، وأول ما يبحث عنه الفلكيون، هو وجود طيف الهيدروجين في طيف المستعر، أم لا. فالهيدروجين هو ما يُحدد ما إذا كان المستعر من نوع “I أو II”، فوجوده يعني أن المستعر من نوع “II”، وعدمه يصبح المستعر من نوع “I “. لذا وُجدت أنواع عديدة لهذان الرئيسيان يُمكن معرفة أهمها كالآتي..
المستعر الأعظم Ia

صورة للمستعر المكون من نجمين
أحد اشهر أنواع المستعرات وهو نجم ثنائي النظام. يكون أحد النجمين فيه، نجمٌ عملاق أحمر مُرافق، والآخر في مرحلة القزم الأبيض، مُكون من “الكربون والأكسجين”. يمتص القزم الأبيض غاز الهيدروجين من غلاف النجم العملاق المُرافق، مُسبباً بذلك عدة إنفجارات يتحول خلالها الهيدروجين، والغازات الآخرى إلى نواتج إندماجية.
بسبب امتصاص مادة النجم المُرافق؛ يصبح القزم الأبيض ذو كتلة كبيرة تصل حد “شاندراسيخار”، ويتعدى ذلك الحد أيضاً، فيبدأ حجمه بالتقلص تحت تأثير جاذبيته.
يتقلص القزم الأبيض بسبب احتوائه على كمية كبيرة من الكربون، التي يستطيع الإندماج مع أي مُكون آخر، ويتحول بذلك إلى نجم نيوتروني. لكن سُرعان ما يشتعل هذا الإندماج في قلب القزم، مُسبباً بذلك انفجاره تماماً. هذه العملية الإنفجارية يُطلق عليها اسم “مستعر أعظم نووي حراري”.

صورة تظهر عملية الامتصاص القزم الأبيض لمادة العملاق الأحمر بوضوح
أثناء وبعد عملية الإنفجار تلك للقزم الأبيض، يكون مصير النجم العملاق الآخر؛ هو أنه يُقذف بعيداً عن موقع الحدث بسرعة كبيرة جداً في الفضاء الكوني. لذلك يُطلق عليه اسم “النجم الهارب، أو المنفلت”، ويصبح نجمٌ حُر غير مرتبط، أو مُقيّد بقزمٍ أبيض يمتص مادته.
المستعر الأعظم II

صورة تظهر شكل انفجار هذا النوع من النجوم بشكلٍ عام
يتميز هذا المستعر بانهيار قلب النجم الذي يفوق كتلة الشمس. وينشأ عن انهيار داخلي في النجم مصحوباً بانفجارٍ عنيف. وهو نوع المستعرات المميزة بوجود طيف الهيدروجين في طيفه. ووفقاً لتقديرات الفلكيين، لابد أن تكون كتلته أكبر من كتلة الشمس بـ 9 مرات؛ لينتهي به المطاف بانهيار قلبه، ومن ثم انفجاره مخلفاً انفجاراً عنيفاً.
يولّد النجم طاقة كبيرة عن طريق الإندماج النووي للعناصر، وتعمل الكتلة الكبيرة للمواد على الإندماج النووي للعناصر ذات كتلة ذرية أكبر من الهيدروجين والهيليوم. ثم يتطور النجم باندماج عناصره التي تتحول إلى عناصر ثقيلة في عملية تسمى “تخليق العناصر” التي تستمر حتى يتكون قلب النجم من الحديد.
فإذا زادت كتلة الحديد في قلب النجم عن “1.44” كتلة شمسية، ينهار النجم حينئذٍ، وترتفع درجة حرارة قلبه المُتقلّص؛ مُعلناً بذلك بدء عملية تفاعلات نووية يُطلق من خلالها نيوترونات، ونيوترينوات.
المستعر الأعظم 1987 A

المستعر في وسط الصورة
صورة مقربة لقلب النجم
هو مستعر أعظم من نوع II، سُمي بذلك بسبب حدوثه ومشاهدته بالقرب من مجرة درب التبانة في الـ 24 من فبراير عام 1987، وهو أول مستعر أعظم شوهد من على الأرض، ويحدث في سحابة ماجلان الكبرى، والتي تبعد عنا 157.000 سنة ضوئية. نتج هذا النجم عن انفجار نجم أزرق أُطلق عليه اسم “Sanduleak -69° 202″ تيمناً بالعالم الفلكي ” ساندوليك” الذي اكتشفه. كان نجماً عملاقاً أزرق أكبر من الشمس بـ 17 مرة، ويقدر عُمره وقت انفجاره بـ 20 مليون سنة.
المستعر الأعظم ap2005
واحد من أنواع المستعر الأعظم II، يعتبر أشد أنواع المستعرات قوة، وأكثرها إنتاجاً للطاقة، ولمعاناً. اكتشفه الفلكي روبرت كيمبي في الـ 3 من مارس عام 2005. حدث هذا المستعر على مسافة تبعد 4.7 مليار سنة ضوئية من الأرض.
المستعر الأعظم ma 2006 gy
اكتشفه أيضاً الفلكي “روبرت كيمبي” في الـ 18 من سبتمبر عام 2006، ويُطلق عليه مستعر فوق عظيم؛ بسبب كونه نشطاً للغاية. واعلنت وكالة ناسا عام 2007 أنه يعتبر أكثر الإنفجارات النجمية سطوعاً من أي وقتٍ مضى. ثم في العام 2007 أعلن “كيمبي” بشكلٍ رسمي أن المستعر “ap 2005” هو أكثر المستعرات العظمى سطوعاً على الإطلاق.
هذا الفيديو يُظهر 11 نجماً أثناء انفجارهم
بعض الصور لمستعرات عظمى مختلفة في الفضاء الكوني

مصطلحات علمية

حد شاندراسيخار: هو أكبر كتلة غير دوّارة يمكن لضغط الانفطار للإلكترونات فيها؛ أن يمنع تفرُّدها الجَذْبَوي. هذا الحد يقدر بـ “1.44” كتلة شمسية، وتختلف القيم الحسابية لهذا الحد حسب تكوين الكتلة النووية، والتقديرات المستخدمة قياسياً وحسابياً.
الإنفطار: في ميكانيكا الكم؛ هو وجود حالات مُتعددة الطاقة في نظام كمومي تتميز جميعها بنفس الطاقة. وينشأ الانفطار بسبب وجود تناظر في النظام الطبيعي. فتناظر حالات الدوران في الذرة على سبيل المثال؛ ينشأ عنها الانفطار.
تفرُّد جَذْبَوي، أو التفرد الثقالي: يشير استخدام هذا المصطلح إلى المكان التي تكون فيه الجاذبية لا نهائية. أي لا نهائية الوزن لحجم ما في ظروف هذا المكان المُشار إليه، على سبيل المثال الثقوب السوداء.
عندما يكون الضغط عالٍ جداً يصل لما لا نهاية من الضغط على الذرات من جميع الجهات في جسمٍ ما، يؤدي ذلك إلى تفتت الذرات، وانطوائها على نفسها، مُختزلة بذلك المسافات الشاسعة بين سطح الذرة، والنواة الداخلية. فتتحطم، وتنهار الذرّة بدءًا من أصغر أجزائها “الكواركات”، حتى تصبح مبعثرة في كافة الإتجاهات.
أخيراً.. حين تجلس مُتأملاً في شُرفة منزلك، أو في رحلة في الصحراء ليلاً، أو تتمشى في أي مكان يجعلك تذهب بنظرك نحو السماء، تأمل هذه النجوم التي تداعبك ببريقها، وتبدو في حالة ركود وجمال، فقط تأملها كما هي.
فلو فكرت قليلاً حينها فيما سبق، ستغيُّر فكرتك الجميلة عنها، وستدرك أن هذه النجوم وفي هذه اللحظة، لها مثيلاتها في مجراتٍ أخرى بعيدة بُعدٌ هائل- أو في مجرتنا-، يَلقين حتفهن بانفجارات هائلة مصحوبة بإطلاق طاقة هائلة، أو يتحولن لمجهول لا يُمكن أن يحتوي على أي مفهوم فيزيائي أو مكونات مادة. يصبحن مُجرد ثقوب سوداء يكون مفهوم المادة الطبيعي عندها؛ لا نهائي.