یک ابرنوا انفجار پایانی یک ستاره است، که توسط فروپاشی هسته آهنی یک ستاره بسیار بزرگ یا توسط یک واکنش هستهای فرار بر روی یک کوتوله سفید ایجاد می‌شود. این انفجار میتواند به طور موقت کل کهکشان‌ها را روشن کند، عناصر جدیدی ایجاد کند و یک ستاره نوترونی یا سیاهچاله را به جا بگذارد.
این نسخه ترجمهٔ ماشینی متن اصلی (English) است. خواندن متن اصلی
یک ابرنوا انفجار پایانی حیات یک ستاره است. بر اساس ناسا، این انفجار میتواند برای مدت کوتاهی میلیاردها برابر روشن‌تر از خورشید شود و ستاره را در یک رویداد فاجعه‌بار منفرد نابود کند. ستاره‌شناسان ابرنواختریها را به دو خانواده وسیع تقسیم میکنند که توسط محرک‌های فیزیکی مختلف تعریف می‌شوند: ابرنواختریهای فروپاشی هسته و ابرنواختریهای نوع Ia (هستهای حرارتی).
فروپاشی هسته: وقتی ستاره بسیار بزرگ از سوخت تمام می‌رود
وزارت انرژی ایالات متحده توضیح می‌دهد که در بیشتر عمر ستاره، گرانش داخلی و فشار خارجی از جداسازی هستهای در تعادل هستند. در ستاره‌هایی که حداقل هشت برابر جرم خورشید هستند، این تعادل در نهایت شکسته می‌شود. هنگامی که سوخت هستهای در هسته تمام می‌شود و سرد می‌شود، فشار داخلی کاهش می‌یابد و گرانش ناگهان تحت کنترل درمی‌آید و باعث می‌شود ستاره در چند ثانیه فروپاش شود، بر اساس نظر آژانس.
ناسا همین فرایند را با جزئیات بیشتر توضیح می‌دهد: جرم به طور مداوم به هسته جریان می‌یابد زیرا جداسازی آهن تولید میکند، که نمی‌تواند برای رهایی انرژی بیشتر جداسازی شود. زمانی که هسته آهنی برای تحمل وزن خود خیلی سنگین می‌شود، فروپاش می‌شود و سپس واپس میزند و یک موج شوک تولید میکند. بر اساس ناسا، این موج شوک مادی اطراف را گرم میکند، لایه‌های بیرونی را در عناصر جدید جداسازی میکند و مادی را به فضا پرتاب میکند. این مکانیسم آنچه را که ستاره‌شناسان به عنوان ابرنواختریهای نوع II، Ib و Ic طبقه‌بندی میکنند تولید میکند، بسته به این‌که ستاره قبل از انفجار کدام لایه‌های بیرونی را ریخته بود.
نوع Ia: یک واکنش متسلسل هستهای حرارتی بر روی کوتوله سفید
مکانیسم دوم هیچ ستاره بسیار بزرگی را شامل نمی‌شود. ابرنواختریهای نوع Ia در سیستم‌های باینری اتفاق میافتند که در آن یک کوتوله سفید — بقایای متراکم یک ستاره شبیه خورشید — به دور ستارهای دیگر می‌چرخد و به تدریج مادی را از آن بیرون می‌کشد. هنگامی که کوتوله سفید جرم میگیرد، دمای داخلی آن افزایش می‌یابد. ناسا توضیح می‌دهد که پس از تجاوز کوتوله سفید از حدود 1.4 برابر جرم خورشید، آستانه‌ای که به حد چاندراسخار معروف است، دما به اندازه‌ای برسد که جداسازی فرار عناصر سنگین‌تر را روشن کند و باعث انفجار کوتوله سفید شود. وزارت انرژی افزود که در برخی سیستم‌های باینری، دو کوتوله سفید برعکس برخورد میکنند و به همان نتیجه انفجاری می‌رسند.
زیرا انفجار در حد جرم ثابتی روشن می‌شود، ابرنواختریهای نوع Ia هر بار مقدار مشابهی انرژی رها میکنند. ناسا یادآور می‌شود که ستاره‌شناسان از آنها به عنوان شموع استاندارد استفاده میکنند: با مقایسه روشنایی یک ابرنوای نوع Ia از زمین با روشنایی ذاتی شناخته شده‌اش، محققان می‌توانند فاصله تا کهکشانی را که میزبان آن است محاسبه کنند. ناسا همچنین بیان میکند که رویدادهای نوع Ia تقریباً یک بار در هر 500 سال در راه شیری اتفاق میافتند.
آنچه بعد از انفجار اتفاق میافتد
بقایایی که باقی میماند بستگی به میزان جرمی که فروپاشی هسته را سپری میکند دارد. ناسا بیان میکند که اگر هسته باقیمانده زیر حدود سه جرم خورشید باشد، در یک ستاره نوترونی بسیار متراکم پایدار می‌شود؛ بالای آن آستانه، به یک سیاهچاله ادامه می‌دهد. وزارت انرژی همان نتیجه کلی را توضیح می‌دهد: ستارههای بسیار بزرگ یک سیاهچاله به جا میگذارند، در حالی که بقایای کوچک‌تر یک ستاره نوترونی بسیار متراکم می‌شوند.
ابرنواختریها همچنین کمک میکنند تا عناصر شیمیایی جدید ایجاد شوند. ناسا یادآور می‌شود که جداسازی در موج شوک انفجار عناصر جدید تولید میکند زیرا مادی را به فضا پرتاب میکند. در یک رویداد مرتبط اما جداگانه به نام کیلونوا، که هنگام ادغام دو ستاره نوترونی اتفاق میافتد، ناسا میگوید که شرایط غنی از نوترون اجازه می‌دهند اتم‌ها در عناصر سنگینی مانند طلا و پلاتین جداسازی شوند. وزارت انرژی بیان میکند که یک ابرنوا در جایی در جهان تقریباً هر 10 ثانیه اتفاق میافتد.
یک نمونه زنده: SN 1987A
واضح‌ترین مثال واقعی از فروپاشی هسته از ابرنوای 1987A می‌آید. بر اساس تیم تلسکوپ وب آژانس فضایی اروپا، نور انفجار در فوریه 1987 از ابر ماژلان بزرگ به زمین رسید، تقریباً 160,000 سال نوری دور، آن را اولین ابرنوایی می‌سازد که از 1604 برای چشم غیرمسلح قابل رویت است. در فوریه 2024، آژانس فضایی اروپا گزارش داد که ابزارهای MIRI و NIRSpec تلسکوپ فضایی جیمس وب آرگون یونشده — اتم‌هایی که از پنج الکترون برهنه شده‌اند — در مرکز بقایا شناسایی کردند، نشانه‌ای که نیاز به یک منبع بسیار انرژی برانگیختشده دارد.
با JWST، ما اکنون شواهد مستقیم برای انتشار ناشی از جسم فشرده تازه‌متولد یافته‌ایم، به احتمال زیاد یک ستاره نوترونی.
— کلیز فرانسون، محقق اصلی، از طریق ESA/Webb
آژانس فضایی اروپا این را به عنوان اولین شواهد مستقیم توصیف میکند که یک ابرنوای فروپاشی هسته یک ستاره نوترونی به جای سیاهچاله تولید کرد در موردی که ستاره‌شناسان می‌توانستند تقریباً از لحظه انفجار مشاهده کنند، دهه‌ها پیش‌بینی نظری را با داده‌های واقعی تأیید میکند.
ابرنواختریهای فروپاشی هسته در برابر نوع Ia
مقایسه دو نوع اصلی ابرنوا
ویژگی
فروپاشی هسته (نوع II/Ib/Ic)
نوع Ia
محرک
فروپاشی هسته آهنی در یک ستاره بسیار بزرگ
جداسازی فرار بر روی یک کوتوله سفید بیش‌بار
جرم ستاره مادر
بیش از 8 جرم خورشید
کوتوله سفید نزدیک 1.4 جرم خورشید (حد چاندراسخار)
نوع سیستم
معمولاً یک ستاره بسیار بزرگ منفرد
سیستم باینری (کوتوله سفید + همراه، یا دو کوتوله سفید)
بقایای باقیمانده
ستاره نوترونی یا سیاهچاله
هیچ — کوتوله سفید نابود می‌شود
تکرار راه شیری
در ستارههای بسیار بزرگ در سراسر کهکشان اتفاق میافتد
تقریباً یک بار در هر 500 سال (ناسا)
پرسش‌ها
چه چیز یک ابرنوا را روشن میکند؟
دو محرک وجود دارد: فروپاشی هسته آهنی یک ستاره بسیار بزرگ تحت گرانش خود پس از تمامشدن سوخت هستهای، یا یک کوتوله سفید در یک سیستم باینری که جرم کافی میگیرد تا جداسازی فرار را روشن کند، بر اساس ناسا و وزارت انرژی ایالات متحده.
بعد از یک ابرنوا چه چیز باقی میماند؟
ابرنواختریهای فروپاشی هسته یا یک ستاره نوترونی یا، اگر جرم کافی باقیمانده باشد، یک سیاهچاله به جا میگذارند، بر اساس ناسا. ابرنواختریهای نوع Ia کوتوله سفید را کاملاً نابود میکنند، بدون ترک هیچ بقایای ستارهای.
ابرنواختریها چقدر اغلب اتفاق میافتند؟
وزارت انرژی تخمین میزند که یک ابرنوا در جایی در جهان تقریباً هر 10 ثانیه اتفاق میافتد، در حالی که ناسا میگوید ابرنواختریهای نوع Ia به طور خاص تقریباً یک بار در هر 500 سال در راه شیری اتفاق میافتند.
چرا SN 1987A برای تحقیقات ابرنوا مهم بود؟
SN 1987A اولین ابرنوایی بود که از 1604 برای چشم غیرمسلح قابل رویت است و در 2024 تلسکوپ فضایی جیمس وب آرگون یونشده را در هسته خود شناسایی کرد، اولین شواهد مستقیم فراهم کرد که انفجار یک ستاره نوترونی تولید کرد، بر اساس آژانس فضایی اروپا.
آیا ابرنواختریها عناصری را ایجاد میکنند که اطراف ما هستند؟
بله. ناسا بیان میکند که جداسازی در موج شوک یک ابرنوا عناصر جدید تولید میکند و ادغام ستارههای نوترونی در رویدادهای کیلونوا میتواند عناصر سنگینی مانند طلا و پلاتین ایجاد کند.
راکت‌ها با طرد گاز احتراق در یک جهت حرکت میکنند تا وسیله نقلیه در جهت مخالف تدفع شود، طبق قانون سوم نیوتن برای حرکت. رانش به میزان جریان جرم گاز احتراق در هر ثانیه و سرعت خروج آن از نازل بستگی دارد، در حالی که ماندن در مدار به تعادل سرعت رو به جلو در برابر کشش گرانش بستگی دارد. طراحی‌های چند مرحله‌ای و در برخی مأموریت‌ها، تحریک الکتریکی برای مدیریت میزان بسیار زیاد سوخت مورد نیاز برای پرواز فضایی استفاده می‌شود.
آموزش فضانوردان فرآیندی چند ساله است که با غربالگری انتخاب برای تحصیلات، تجربه و تناسب اندام شروع می‌شود، سپس به سال‌های آموزش زمینی قبل از هر پرواز تبدیل می‌شود. بر اساس ناسا و آژانس فضایی اروپا (ESA)، نامزدها سیستم‌های فضاپیما را یاد می‌گیرند و پیاده‌روی فضایی را زیر آب تمرین میکنند، و نامزدهای ESA نیز روسی را مطالعه میکنند، درحالی‌که زندگی در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) طبق برنامه روزانه ثابتی از کار، ورزش و خواب انجام می‌شود.
سیاهچاله منطقه‌ای از فضا است که گرانش آنقدر قوی است که هیچ چیز، حتی نور، نمی‌تواند پس از عبور از افق رویداد فرار کند. اکثر آنها زمانی تشکیل می‌یابند که یک ستاره بسیار بزرگ سوخت هستهای خود را تمام کند و هسته آن فروریزد؛ نسخه‌های ابرجرم در مراکز کهکشان‌ها طی میلیاردها سال رشد میکنند. تصاویر مستقیم و کشف‌های امواج گرانشی وجود آنها را تایید کرده و نسبیت عام اینشتین را بررسی کرده‌اند.
فازهای ماه به خاطر این تغییر میکند که نور خورشید بخش‌های مختلفی از سطح ماه را وقتی حول زمین می‌چرخد می‌خورد، نه به خاطر سایه زمین؛ یک چرخه کامل از فازها، به نام ماه اقتراني، به طور میانگین 29.5 روز طول می‌کشد. ماه خود نیز اقیانوس‌های زمین را با نیروی جاذبه نامتقارن می‌کشد، که دو مد بالا و دو مد پایین را تقریباً هر 24 ساعت و 50 دقیقه ایجاد میکند، و خورشید این کشش را دو بار در ماه تقویت یا تضعیف میکند.
