ابرنواختر

پرجرم‌ترین ستاره‌های عالم، زندگی خود را با انفجاری عظیم به نام ابرنواختر (به انگلیسی: Supernova) به پایان می‌برند. یک ابرنواختر زمانی رخ می‌دهد که یک ستارهٔ در حال مرگ شروع به خاموش شدن می‌کند. آن گاه به‌طور ناگهانی منفجر شده و مقدار بسیار زیادی نور تولید می‌کند و در پس خود یک هستهٔ کوچک نوترونی به جای می‌گذارد. نوترون سنگین‌ترین ذره در فضا است. مقداری نوترون به اندازهٔ یک سر سوزن می‌تواند هزاران تن جرم داشته باشد. ستاره مادهٔ خود را به سوی فضا پرتاب می‌کند و ممکن است درخشندگی آن چند روزی از کل یک کهکشان هم بیشتر باشد. هنوز هم می‌توان بقایای درخشان ستاره‌های منفجر شده را، که صدها یا هزاران سال پیش از هم پاشیده‌اند، دید. ابرنواخترها نادراند؛ در کهکشان خودمان به‌طور میانگین در هر قرن یک یا دو ابرنواختر رخ می‌دهد که برخی از آن‌ها نیز در پس غبار کهکشان پنهان می‌شوند. آخرین ابرنواختر قطعی که در راه‌شیری دیده‌شد، ابرنواختر کپلر در سال ۱۶۰۴ میلادی بود. اما اخترشناسان، به‌خصوص رصدگران آماتور، تعداد بسیار بیشتری را در دیگر کهکشان‌ها یافته‌اند.

رمبش یک ستاره

وقتی ستاره‌ای پرجرم تر از حدود ۸ برابر خورشید، ذخیرهٔ هیدروژن خود را به پایان می‌رساند، منبسط شده و به یک ابرغول سرخ تبدیل می‌شود. ابرغول‌ها، برخلاف غول‌ها، در درون به حد کافی گرمند و می‌توانند کربن و اکسیژن حاصل از هلیم‌سوزی را نیز به جای سوخت مصرف و عناصر سنگین‌تری تولید کنند. ابرغول‌ها می‌توانند عناصری به سنگینی آهن تولید کنند.

بر پایهٔ نحوهٔ تشکیل

ابرنواخترها بر پایهٔ نحوهٔ تشکیل به دو دستهٔ کلی تقسیم می‌شوند:

گونهٔ دوم

ابرنواخترهای با هسته رمبنده می‌باشند که در حقیقت ستاره‌های پرجرمی هستند که سوخت هسته‌ای درونشان به اتمام رسیده‌است و با توجه به اینکه جرم هسته به ماوراء حد چاندراسخار یعنی بسیار بیشتر از ۱/۴ برابر جرم خورشید می‌رسد انقباض هسته تا رسیدن به فشار تبهگنی نوترونی و در واقع تبدیل شدن ستاره به یک ستاره نوترونی ادامه پیدا می‌کند و در نتیجه مواد در لایه‌های بالایی جو ستاره به شکل انفجار مهیب به بیرون پرتاب می‌شوند.

بر پایهٔ وجود هیدروژن

انفجار ستاره‌ای که در آن کل ستاره تحت تأثیر قرار می‌گیرد. به دنبال انفجار درخشندگی ستاره حتی به اندازه ۲۰ قدر می‌تواند درخشان تر شود. ابرنواخترها با توجه به بودن یا نبودن هیدروژن در طیفشان به دو دسته یعنی ابرنواختر نوع یک و نوع دو تقسیم می‌شوند. ابرنواخترهای نوع یک (Type I) نشانی از وجود هیدروژن در طیفشان ندارند در حالیکه ابرنواخترهای نوع دو (Type II) دارند. در حال حاضر می‌دانیم که دلیل اصلی انفجار بودن یا نبودن هیدروژن نیست بنابراین دسته‌بندی‌های جدیدی تعریف شده‌اند. دو مدل برای توجیه انفجار وجود دارد.
در مدل اول، ابرنواخترهای با هسته رمبنده می‌باشند که در حقیقت ستاره‌های پرجرمی هستند که سوخت هسته‌ای درونشان به اتمام رسیده‌است و با توجه به اینکه جرم هسته به ماوراء حد چاندراسخار می‌رسد انقباض هسته تا رسیدن به تبهنگی نوترونی و در واقع تبدیل شدن ستاره به یک ستاره نوترونی ادامه پیدا می‌کند و در نتیجه این وضعیت مواد ستاره در لایه‌های بالایی جو به بیرون پرتاب می‌شوند. در مدل دوم ابرنواختر در ستاره‌های دوتایی بسیار نزدیک رخ می‌دهد که در آن جرم ستاره کوتوله سفید به دلیل جاری شدن مواد از ستاره همدم به سوی آن از حد چاندراسخار بیشتر می‌شود و کوتوله سفید نمی‌تواند جرم خود را تحمل کند و ابرنواختر به وجود می‌آید.

نوع Ia

ابرنواخترهای نوع Ia در تمام کهکشان‌ها وجود دارند اما در بازوهای مارپیچی کهکشانهای مارپیچی کمتر به چشم می‌خورند. این ابرنواخترها دارای عناصری مانند منیزیم، سیلیکون، گوگرد و کلسیم هستند که در زمان حداکثر نورانیت در طیف آشکار می‌شوند و بعد از گذشتن از حال حداکثر نورانیت با کاهش نور، آهن نیز در طیف آن خودنمایی می‌کند. نمودار نور این‌گونه ابرنواخترها طی حدود دو هفته افزایش نورانیت را نشان می‌دهد و پس از آن با کاهش نورانیت طی چند ماه روبرو می‌شود. تصور بر این است که ابرنواخترهای نوع Ia ناشی از انفجار به دلیل انتقال جرم بین ستاره‌ای پیر باعمر زیاد و یک کوتوله‌ی‌سفید در یک ستاره دوتایی بسیار نزدیک به هم باشند.

نوع Ib و Ic

ابرنواخترهای نوع Ib و Ic فقط در بازوهای کهکشان‌های مارپیچی رخ می‌دهند. هر دو گونه نشانه‌هایی از اکسیژن ،منیزیم و کلسیم بعد از حداکثر نورانیت در طیفشان دارند. علاوه بر آن ابرنواخترهای گونه Ib در نزدیکی حداکثر نورانیت نشانه‌هایی از وجود هلیم در طیفشان دارند. منحنی نوری هر دو گونه Ib و Ic مانند گونه Ia می‌باشد، ولی با این تفاوت که در زمان حداکثر درخشندگی آن‌ها، درخشندگی آن‌ها کمتر از نور ابرنواخترهای گونه Ia می‌شود. دو گونهٔ Ib و Ic معمولاً چشمهٔ امواج رادیویی هم می‌باشند، در حالی که ابرنواخترهای Ia دارای چنین خاصیتی نیستند. تصور بر این است که ابرنواخترهای گونه Ib و Ic ناشی از انفجار در ستارگان پرجرمی‌باشند که محتوای هیدروژنی شان به اتمام رسیده و در گونهٔ Ic محتوای هلیومی نیز به اتمام رسیده باشد.

نوع II

ابرنواخترهای نوع II در کهکشانهای بیضوی به چشم نمی‌خورند، اما به جای آن در بازوهای کهکشان‌های مارپیچی و گاهی در کهکشان‌های نامنظم بچشم می‌خورند. این ابرنواخترها طیف معمولی مانند بقیه ستاره‌ها از خود نشان می‌دهند. منحنی نور این ابرنواخترها طی حدود یک هفته به حداکثر می‌رسد، برای حدود یک ماه تقریباً ثابت می‌ماند، و سپس طی چند هفته ناگهان کاهش می‌یابد و طی چند ماه در همین وضعیت با نور ناچیز باقی می‌ماند. تصور بر این است که این‌گونه ابرنواخترها نتیجهٔ انفجار در هستهٔ یک غول سرخ با یک گسترهٔ پرجرم باشند.

رویدادهای پس از انفجار

به دنبال انفجار ابرنواختری یک ستاره نوترونی به وجود می‌آید که احتمال دارد در مرکز پوششی کروی از ابر باشد که این ابر همان مواد ستاره است که به بیرون پرتاب شده‌اند. این سحابی، باقیمانده ابرنواختری (Supernova remnant) نام دارد. باقیمانده‌های ابرنواختری که یک تپنده در میان آن است سحابی باد تپ اختر (Pulsar wind nebula یا به‌طور مخفف Plerion) نامیده می‌شود.

تعداد ابرنواخترها

آهنگ مشاهدهٔ ابرنواختر در یک کهکشان معمولی در حدود یک ابرنواختر در صد سال است و در کهکشانهایی که از لبه دیده می‌شوند به دلیل غبارهای تیره‌کننده بسیار کم هستند. در هزاره گذشته تنها پنج ابرنواختر در کهکشان راه شیری مشاهده شده‌اند به علاوهٔ ابرنواختر SN ۱۹۸۷ که در ابر ماژلانی بزرگ روی داد. با آمدن فناوری سی سی دی به میان اخترشناسان آماتور همواره بر تعداد ابرنواخترهایی که در دیگر کهکشانها کشف می‌شوند افزوده شده‌است. تلسکوپ‌های خودکار نیز که با هدایت رایانه به‌طور اتوماتیک به عکسبرداری ومقایسهٔ عکس‌ها از هزاران کهکشان طی یک شب می‌پردازند کمک بزرگی به کشف ابرنواخترها کرده‌اند.

ابرنواختر ۱۰۵۴

ابرنواختر سال ۱۰۵۴ به عنوان منشأ سحابی خرچنگ در صورت فلکی گاو توسط ادوین هابل معرفی شده‌است. مانند دو ابرنواختر سال ۱۰۰۶ و ۱۱۸۱ این ابرنواختر نیز توسط ستاره شناسانی از مشرق زمین ثبت شده بود. ستاره شناسانی از چین، شبه جزیره کره، جغرافیای اسلام و اروپا در ثبت این ابرنواخترها سهم داشته‌اند. نشانه‌هایی از ابرنواختر سال ۱۰۵۴ در نقاشی‌هایی در قاره آمریکا به چشم می‌خورند.

ابرنواخترهای بعد از سده ۱۵

ابرنواختر سال ۱۵۷۲ با دقت توسط تیکو براهه رصد شده‌است. او به ثبت موقعیت و تغییرات درخشندگی آن به‌طور روزانه پرداخت. او متوجه شد که باوجود گردش زمین هیچ اختلاف منظری وجود ندارد بنابراین این جرم باید ماوراء مدار ماه باشد. حرکت نکردن این جرم طی ۱۸ ماه که ناپدید شد نشان می‌داد که مدار آن باید ماوراء مدار کیوان باشد (در آن زمان دورترین سیاره شناخته شده زحل بود). این مشاهدات آن را در میان بقیه ستارگان آسمان قرار داد. ابرنواختر سال ۱۶۰۴ بانام ستاره کپلر شناخته می‌شود گرچه او اولین نفری نبود که آن را مشاهده می‌کرد. نشانه‌هایی وجود دارد که در سال ۱۶۸۰ نیز ابرنواختری در صورت فلکی ذات الکرسی وجود داشته‌است. توده ابری بزرگ و در حال گسترش در این منطقه وجود دارد که دارای تابش قوی امواج رادیویی نیز می‌باشد این سحابی با نام ذات‌الکرسی آ شناخته می‌شود. هیچ انفجار نوری از این انفجار گزارش نشده‌است. امکان دارد ستاره قبل از انفجار لایه‌های بیرونی خود را پرتاب کرده باشد یا اینکه انفجار آن ضعیف بوده‌است. جدیدترین ابرنواختر کشف‌شده اس‌ان ۲۰۱۱اف‌ای است.

ستارگانی که به زودی ابرنواختر خواهند شد

ابطالجوزا در فاصله ۶۴۰ سال نوری و قلب عقرب در فاصله ۶۰۳ سال نوری از مشهورترین ستارگانی هستند که به زودی تبدیل به ابرنواختر خواهند شد. این اتفاق ممکن است همین امشب یا صد هزار سال آینده بیفتد و در صورت وقوع این اتفاق نور آن‌ها در شب قابل مقایسه با ماه خواهد بود.