ابرنواختر: انفجارهای عظیم ستاره‌ای و تولد سیاهچاله‌ها
ابرنواخترها، مهیب‌ترین رویدادهایی هستند که می‌توانند برای ستارگانی با جرم بیشتر از خورشید رخ دهند. این انفجارهای فاجعه‌بار، نور بسیار زیادی تولید می‌کنند که حتی از کل کهکشانی که ستاره در آن قرار دارد هم درخشان‌تر است! تصور کنید چه حجم عظیمی از انرژی به شکل نور مرئی و سایر پرتوها آزاد می‌شود. این انفجارها می‌توانند ستاره را به کلی متلاشی کنند.
دو نوع اصلی ابرنواختر شناخته شده است که هر کدام ویژگی‌ها و سازوکارهای خاص خود را دارند. بیایید نگاهی دقیق‌تر به ابرنواخترها بیندازیم و ببینیم چگونه در کهکشان شکل می‌گیرند.
ابرنواختر نوع I: انفجار کوتوله سفید
برای درک ابرنواخترها، ابتدا باید با چرخه زندگی ستارگان آشنا شویم. بیشتر عمر یک ستاره در مرحله‌ای به نام "رشته اصلی" سپری می‌شود. این مرحله با آغاز همجوشی هسته‌ای در هسته ستاره شروع شده و زمانی به پایان می‌رسد که هیدروژن موجود در هسته تمام شده و ستاره شروع به همجوشی عناصر سنگین‌تر می‌کند.
سرنوشت یک ستاره پس از خروج از رشته اصلی، به جرم آن بستگی دارد. ابرنواخترهای نوع I معمولاً در سیستم‌های دوتایی ستاره‌ای رخ می‌دهند. ستارگانی که جرمی حدود 1.4 برابر جرم خورشید دارند، مراحلی را طی می‌کنند. ابتدا هیدروژن را به هلیوم تبدیل می‌کنند. در این مرحله، دمای هسته برای همجوشی کربن کافی نیست و ستاره وارد فاز ابرغول سرخ می‌شود. پوشش بیرونی ستاره به تدریج در محیط اطراف پراکنده شده و یک کوتوله سفید (باقیمانده هسته کربنی/اکسیژنی ستاره اصلی) در مرکز یک سحابی سیاره‌ای باقی می‌ماند.
کوتوله سفید، نیروی گرانشی بسیار قوی دارد که باعث جذب ماده از ستاره همدم خود می‌شود. این ماده به دور کوتوله سفید جمع شده و یک قرص به نام "قرص برافزایشی" را تشکیل می‌دهد. با افزایش جرم این قرص، مواد روی کوتوله سفید می‌ریزند و جرم آن افزایش می‌یابد. در نهایت، وقتی جرم کوتوله سفید به حدود 1.38 برابر جرم خورشید برسد، یک انفجار مهیب رخ می‌دهد که به عنوان ابرنواختر نوع I شناخته می‌شود.
انواع دیگری از ابرنواختر نوع I نیز وجود دارند، مانند ادغام دو کوتوله سفید (به جای برافزایش ماده از ستاره رشته اصلی بر روی کوتوله سفید).
ابرنواختر نوع II: مرگ ستارگان غول‌پیکر
برخلاف ابرنواخترهای نوع I، ابرنواخترهای نوع II برای ستارگان بسیار پرجرم رخ می‌دهند. هنگامی که این غول‌ها به پایان عمر خود می‌رسند، همه چیز به سرعت اتفاق می‌افتد. در حالی که ستارگانی مانند خورشید ما، انرژی کافی برای ادامه همجوشی فراتر از کربن را در هسته خود ندارند، ستارگان بزرگتر (بیش از هشت برابر جرم خورشید) در نهایت عناصر را تا آهن در هسته خود همجوشی می‌کنند. همجوشی آهن انرژی بیشتری از آنچه ستاره در دسترس دارد مصرف می‌کند. هنگامی که چنین ستاره‌ای تلاش می‌کند آهن را همجوشی کند، پایانی فاجعه‌بار اجتناب‌ناپذیر است.
با توقف همجوشی در هسته، هسته به دلیل گرانش عظیم منقبض می‌شود و قسمت بیرونی ستاره به سمت هسته "سقوط" می‌کند و برای ایجاد یک انفجار بزرگ باز می‌گردد. بسته به جرم هسته، یا به یک ستاره نوترونی یا یک سیاهچاله تبدیل می‌شود.
اگر جرم هسته بین 1.4 تا 3.0 برابر جرم خورشید باشد، هسته به یک ستاره نوترونی تبدیل می‌شود. این به سادگی یک توپ بزرگ از نوترون‌ها است که توسط گرانش بسیار محکم به هم فشرده شده‌اند. این اتفاق زمانی می‌افتد که هسته منقبض می‌شود و تحت فرآیندی به نام نوترونی شدن قرار می‌گیرد. در این فرآیند، پروتون‌ها در هسته با الکترون‌های بسیار پرانرژی برخورد می‌کنند تا نوترون ایجاد کنند. با این اتفاق، هسته سفت می‌شود و امواج شوک را از طریق موادی که روی هسته می‌ریزند، می‌فرستد. مواد بیرونی ستاره سپس به بیرون رانده می‌شوند و ابرنواختر را ایجاد می‌کنند. همه اینها بسیار سریع اتفاق می‌افتد.
تولد یک سیاهچاله ستاره‌ای
اگر جرم هسته ستاره در حال مرگ، بین سه تا پنج برابر جرم خورشید باشد، هسته قادر به تحمل گرانش عظیم خود نخواهد بود و به یک سیاهچاله تبدیل می‌شود. این فرآیند همچنین امواج شوکی ایجاد می‌کند که مواد را به محیط اطراف می‌رانند و نوعی از ابرنواختر را ایجاد می‌کنند که مشابه انفجاری است که یک ستاره نوترونی را به وجود می‌آورد.
در هر صورت، چه یک ستاره نوترونی یا یک سیاهچاله ایجاد شود، هسته به عنوان بازمانده انفجار باقی می‌ماند. بقیه ستاره به فضا پرتاب می‌شود و فضای اطراف (و سحابی‌ها) را با عناصر سنگین مورد نیاز برای تشکیل سایر ستارگان و سیارات بارور می‌کند.
نکات کلیدی در مورد ابرنواخترها
- ابرنواخترها در دو نوع اصلی وجود دارند: نوع I و نوع II (همراه با زیرشاخه‌هایی مانند Ia و IIa).
- انفجار ابرنواختری اغلب یک ستاره را متلاشی می‌کند و هسته‌ای عظیم را به جا می‌گذارد.
- برخی از انفجارهای ابرنواختری منجر به ایجاد سیاهچاله‌های ستاره‌ای می‌شوند.
- ستارگانی مانند خورشید به صورت ابرنواختر نمی‌میرند.
- نجوم
- علم
