ابرنواختر چیست؛ هر آن چیزی که درباره مهیب‌ترین پدیده کیهانی می‌دانیم
ابرنواختر یکی از شگفت‌انگیزترین و مهیب‌ترین رویدادهایی است که در جهان رخ میدهد. این پدیده، نتیجه‌ی مرگ یک ستارهی پرجرم است که به شکلی ناگهانی و فوق‌العاده درخشان منفجر میشود. انفجار ابرنواختری میتواند آن‌قدر درخشان باشد که برای مدت کوتاهی از کل کهکشان میزبان خود هم پرنورتر شود. اما فراتر از ظاهر درخشان و انرژی عظیمی که تولید میکند، ابرنواخترها نقش بسیار مهمی در تکامل کیهان دارند. بسیاری از عناصر سنگینی که در کره‌ی زمین یافت میشوند، مانند آهن، طلا، نقره و اورانیوم، نتیجه‌ی انفجارهای ابرنواختری در گذشته‌های دور هستند که بقایای آن‌ها در فضا پراکنده شده و در نهایت منظومه‌ی شمسی ما را تشکیل داده‌اند. ابرنواخترها همیشه موردتوجه ستاره‌شناسان و دانشمندان بوده‌اند. از گذشته‌های دور، برخی از آن‌ها توسط منجمان مشاهده و ثبت شده‌اند، اما با پیشرفت فناوری و ابزارهای مدرن نجومی، دانش ما از این پدیده بیشتر شده است. دانشمندان امروز میتوانند نه‌تنها ابرنواخترهای جدید را کشف و بررسی کنند، بلکه به کمک داده‌های به‌دست‌آمده از این انفجارها، اطلاعات مهمی درباره‌ی فرآیندهای تکامل ستارگان، تشکیل عناصر کیهانی و حتی آینده‌ی کهکشان‌ها به‌دست بیاورند.
در این مقاله، ابتدا بررسی می‌کنیم که ابرنواختر چگونه و چرا رخ میدهد، سپس برخی از مهم‌ترین ابرنواخترهای تاریخ را معرفی می‌کنیم و در نهایت به نقش این پدیده در تکامل جهان می‌پردازیم.
ابرنواختر چیست؟
انواع ابرنواخترها و تفاوت‌های آن‌ها
انفجار ابرنواختر چگونه رخ میدهد؟
ابرنواختر امسال؛ آخرین انفجارهای ستارهای ثبت‌شده
ابرنواختر کپلر؛ یکی از مشهورترین ابرنواخترهای تاریخ
صدای ابرنواختر؛ آیا انفجارهای کیهانی صدا دارند؟
تأثیر ابرنواخترها بر کهکشان‌ها و حیات
تأثیر ابرنواخترها بر منظومه‌ی شمسی و زمین
آیا ابرنواخترها میتوانند خطری برای زمین داشته باشند؟
آیا در کهکشان راه شیری ابرنواختر رخ داده است؟
دانشمندان چگونه ابرنواخترها را کشف و مطالعه میکنند؟
ابرنواختر و ارتباط آن با سیاهچالهها
سخن آخر
ابرنواختر چیست؟
ابرنواختر یا همان Supernova یکی از عظیم‌ترین و پرانرژی‌ترین رویدادهای کیهانی است که در اثر مرگ یک ستاره رخ میدهد. این انفجار مهیب میتواند برای مدت کوتاهی از کل کهکشان میزبان خود نیز درخشان‌تر باشد و انرژی فوق‌العاده‌ای را به فضا پرتاب کند. اما اهمیت این پدیده فراتر از درخشش و انرژی آن است؛ ابرنواخترها نقش کلیدی در تکامل کیهان دارند، زیرا عناصر سنگین مانند آهن، طلا و نیکل را در فضا منتشر کرده و زمینه را برای شکل‌گیری ستارگان و سیارات جدید فراهم میکنند.
وقوع یک ابرنواختر معمولاً نتیجه‌ی دو سناریوی اصلی است. در اولین حالت، یک ستارهی پرجرم در اثر فروپاشی گرانشی هسته‌اش منفجر میشود. این اتفاق زمانی رخ میدهد که ستاره تمام سوخت هسته‌ای خود را مصرف کرده و دیگر قادر به تولید انرژی کافی برای مقابله با نیروی گرانش درونی خود نیست. این نوع ابرنواختر که به نام ابرنواختر نوع II شناخته میشود، معمولاً در کهکشان‌هایی با میزان بالای تولد ستاره‌های جدید دیده میشود.
حالت دوم، زمانی رخ میدهد که یک کوتوله سفید در یک سیستم دوتایی مقدار زیادی ماده از ستارهی همراه خود جذب کرده و به حد جرمی خاص می‌رسد که باعث انفجار آن میشود. این نوع ابرنواختر که با عنوان ابرنواختر نوع I شناخته میشود، اغلب در کهکشان‌های پیرتر نیز مشاهده میشود.
ابرنواخترها میتوانند تاثیرات شگرفی بر کهکشان‌ها و حتی بر سیاراتی مانند زمین داشته باشند. تشعشعات شدید حاصل از این انفجارها میتواند بر جو سیارات اثر بگذارد و برخی دانشمندان معتقدند که انفجارهای نزدیک میتوانند بر اقلیم و حتی حیات در زمین تأثیر بگذارند. با این حال، ابرنواخترها علاوه بر تاثیرات ویرانگرشان، نقشی سازنده نیز دارند. بسیاری از عناصر سنگین در جدول تناوبی که در زمین یافت میشوند، از جمله کربن، اکسیژن و آهن، در قلب ستارگان عظیم تولید شده و طی انفجارهای ابرنواختری به فضا پرتاب شده‌اند.
امروزه، ستاره‌شناسان با استفاده از تجهیزات پیشرفته مانند تلسکوپ فضایی هابل و تلسکوپ جیمز وب، ابرنواخترهای جدید را رصد کرده و با مطالعهی آن‌ها اطلاعات ارزشمندی درباره‌ی منشأ کیهان، تکامل ستارگان و حتی امکان وجود حیات در دیگر نقاط جهان به دست می‌آورند.
انواع ابرنواخترها و تفاوت‌های آن‌ها
ابرنواخترها براساس علت وقوع و ویژگی‌های انفجارشان به چندین نوع مختلف تقسیم میشوند. این دسته‌بندی به ستاره‌شناسان کمک میکند تا دلیل شکل‌گیری این پدیده‌ها را بهتر درک کنند.
ابرنواخترهای نوع I معمولاً در سیستم‌های دوتایی رخ می‌دهند، جایی که یک کوتوله‌ی سفید در حال جذب مواد از ستارهی همدم خود است. این نوع از ابرنواخترها هیدروژن کمی دارند یا فاقد آن هستند و به سه زیرگروه تقسیم میشوند. ابرنواخترهای نوع Ia زمانی رخ می‌دهند که یک کوتوله‌ی سفید در سیستم دوتایی بیش از حد چاندراسخار، یعنی حدود ۱.۴ برابر جرم خورشید، جرم کسب کند و منفجر شود. این نوع ابرنواخترها به‌دلیل درخشش زیادشان، به‌عنوان “شمع‌های استاندارد” برای اندازه‌گیری فاصلهی کهکشان‌های دوردست استفاده میشوند. ابرنواخترهای نوع Ib زمانی اتفاق می‌افتند که ستارهای پرجرم، لایه‌ی بیرونی هیدروژن خود را از دست بدهد و در نهایت منفجر شود. درحالی‌که ابرنواخترهای نوع Ic مشابه نوع Ib هستند، اما این‌بار نه‌تنها لایه‌ی هیدروژنی، بلکه لایه‌ی هلیومی نیز از دست رفته است و فقط عناصر سنگین‌تر باقی مانده‌اند.
ابرنواخترهای نوع II نتیجه‌ی مرگ یک ستارهی بسیار پرجرم، یعنی با جرمی بیش از ۸ برابر جرم خورشید، هستند. برخلاف نوع I، این ابرنواخترها لایه‌های بیرونی هیدروژنی خود را حفظ میکنند. این نوع ابرنواخترها هنگامی رخ می‌دهند که تمام سوخت هسته‌ای مصرف شده و ستاره دیگر قادر به تولید انرژی برای مقابله با گرانش نباشد. هسته‌ی ستاره در چنین شرایطی تحت تأثیر نیروی گرانش فرو می‌ریزد و این فروپاشی باعث ایجاد یک موج ضربه‌ای عظیم شده که ستاره را از هم می‌پاشد. در نهایت، بسته به جرم باقی‌مانده، ممکن است یک ستارهی نوترونی یا یک سیاهچاله تشکیل شود. این ابرنواخترها مقادیر زیادی از عناصر سنگین مانند آهن، طلا و اورانیوم را در فضا منتشر میکنند که برای تشکیل سیارات و حتی حیات ضروری هستند.
انفجار ابرنواختر چگونه رخ میدهد؟
برای درک بهتر چگونگی وقوع ابرنواختر، باید بدانیم که تعادل بین نیروهای درونی یک ستاره چگونه عمل میکند. وقوع یک ابرنواختر نتیجه‌ی از بین رفتن تعادل بین دو نیروی اساسی درون یک ستاره است. در طول حیات یک ستاره، نیروی گرانش تمایل دارد که مواد ستاره را به سمت مرکز آن بکشد، درحالی‌که فشار ناشی از واکنش‌های همجوشی هسته‌ای تمایل دارد که ستاره را از هم باز کند. تا زمانی که سوخت هسته‌ای وجود دارد، این دو نیرو در تعادل هستند، اما وقتی که این سوخت تمام شود، نیروی گرانش بر نیروی فشار غالب شده و ستاره فرو می‌پاشد.
در ابرنواخترهای نوع II، این فروپاشی به‌قدری سریع رخ میدهد که موج ضربه‌ای حاصل از آن باعث انفجار عظیمی میشود. لایه‌های بیرونی ستاره به فضا پرتاب میشوند و آنچه که باقی می‌ماند، بسته به جرم ستاره، ممکن است یک ستارهی نوترونی یا سیاهچاله باشد. در ابرنواخترهای نوع I، زمانی که یک کوتوله‌ی سفید در یک سیستم دوتایی مقدار زیادی ماده از ستارهی همراه خود جذب میکند، به یک حد بحرانی به نام حد چاندراسخار می‌رسد. در این مرحله، فشار هسته‌ای دیگر نمی‌تواند در برابر نیروی گرانش مقاومت کند و ستاره در یک انفجار مهیب از بین می‌رود. این انفجار، تمام ستاره را نابود کرده و مقدار عظیمی انرژی آزاد میکند.
یکی از ویژگی‌های مهم انفجارهای ابرنواختری، انتشار امواج گرانشی است که در سال‌های اخیر با استفاده از آشکارسازهایی مانند LIGO و Virgo شناسایی شده‌اند. این امواج، تغییرات ریزی در فضا-زمان ایجاد میکنند که میتوانند اطلاعات ارزشمندی درباره‌ی ساختار داخلی ستاره‌های در حال انفجار ارائه دهند. علاوه بر این، ابرنواخترها نقش بسیار مهمی در شکل‌گیری عناصر سنگین‌تر از آهن دارند. در هسته‌ی ستارگان، همجوشی هسته‌ای تنها تا تولید آهن ادامه پیدا میکند، اما در لحظه‌ی انفجار ابرنواختری، واکنش‌های سریع هسته‌ای رخ می‌دهند که عناصر سنگین‌تری مانند طلا، نقره و اورانیوم را تولید میکنند.
این انفجارها در نهایت به تکامل کهکشان‌ها و ایجاد شرایطی برای تشکیل ستارگان و سیارات جدید کمک میکنند. در حقیقت، بسیاری از ستاره‌ها و سیارات موجود در کهکشان راه شیری، از بقایای ابرنواخترهای گذشته ساخته شده‌اند.
ابرنواختر امسال؛ آخرین انفجارهای ستارهای ثبت‌شده
هر ساله، ستاره‌شناسان چندین ابرنواختر جدید را در کهکشان‌های مختلف کشف و ثبت میکنند. در سال ۲۰۲۳ و اوایل ۲۰۲۴ نیز چندین انفجار ستارهای شناسایی شده‌اند که برخی از آن‌ها بسیار درخشان و مهم بوده‌اند. این کشفیات معمولاً با استفاده از تلسکوپهای مدرنی مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب، هابل، و رصدخانه‌های زمینی مانند ALMA و Subaru انجام میشود.
یکی از مهم‌ترین ابرنواخترهای اخیر، SN 2023ixf بود که در کهکشان مارپیچی M101، معروف به کهکشان فرفره، رخ داد. این ابرنواختر از نوع II بود، به این معنی که نتیجه‌ی مرگ یک ستارهی عظیم بود. ستاره‌شناسان این انفجار را در ۲۱ میلیون سال نوری از زمین رصد کردند. درخشش این ابرنواختر به‌قدری زیاد بود که حتی با تلسکوپهای کوچک نیز قابل مشاهده بود.
ویژگی‌های SN 2023ixf آن را به یکی از مهم‌ترین ابرنواخترهای اخیر تبدیل کرده است. این انفجار، فرصتی نادر برای مطالعهی دقیق مراحل اولیه‌ی یک ابرنواختر فراهم کرد، زیرا معمولاً این رویدادها زمانی کشف میشوند که در حال کاهش درخشندگی هستند. بررسی این ابرنواختر اطلاعات ارزشمندی درباره‌ی تکامل ستارگان عظیم و چگونگی توزیع عناصر سنگین در کهکشان ارائه داد.
علاوه بر این، در اوایل سال ۲۰۲۴، چندین ابرنواختر دیگر در کهکشان‌های دورتر شناسایی شده‌اند. برخی از این انفجارها با استفاده از فناوری‌های جدیدی مانند هوش مصنوعی و ماشین لرنینگ کشف شده‌اند که به دانشمندان کمک میکنند تا به‌سرعت تغییرات نور در نقاط مختلف آسمان را تحلیل کنند.
مطالعهی این ابرنواخترها نه‌تنها به درک تکامل کهکشان‌ها کمک میکند، بلکه میتواند در یافتن پاسخ‌هایی درباره‌ی ماهیت انرژی تاریک و انبساط جهان نیز نقش داشته باشد. برخی از این ابرنواخترها به‌عنوان “شمع‌های استاندارد” در اخترشناسی استفاده میشوند تا فاصلهی کهکشان‌های دوردست را محاسبه کنند. این امر اهمیت آن‌ها را در پژوهش‌های مربوط به گسترش کیهان و شناخت بیشتر از تاریخچه‌ی جهان افزایش میدهد.
ابرنواختر کپلر؛ یکی از مشهورترین ابرنواخترهای تاریخ
ابرنواختر کپلر یا SN 1604 یکی از شناخته‌شده‌ترین ابرنواخترهای تاریخ است که در سال ۱۶۰۴ میلادی در کهکشان راه شیری رخ داد. این انفجار آن‌قدر درخشان بود که برای مدت طولانی در آسمان شب قابل مشاهده بود و حتی از بسیاری از سیارات منظومه‌ی شمسی پرنورتر دیده شد. یوهانس کپلر، منجم آلمانی، این پدیده را ثبت کرد و به دلیل تحقیقات او، این ابرنواختر به نام او شناخته شد.
ابرنواختر کپلر در فاصلهی حدود ۲۰ هزار سال نوری از زمین رخ داد و به دلیل درخشش فوق‌العاده‌اش، مردم تصور می‌کردند که یک ستارهی جدید در آسمان ظاهر شده است. در آن زمان، این کشف انقلابی در درک ما از جهان ایجاد کرد. بسیاری از فیلسوفان و دانشمندان تصور می‌کردند که آسمان ثابت و بدون تغییر است، اما مشاهده‌ی این ابرنواختر نشان داد که کیهان پویا و در حال تحول است. دانشمندان امروزی معتقدند که این انفجار از نوع Ia بوده است، به این معنا که در اثر انفجار یک کوتوله‌ی سفید در یک سیستم دوتایی رخ داده است. بقایای این ابرنواختر هنوز در آسمان باقی مانده‌اند و با استفاده از تلسکوپهای مدرن مانند چاندرا و هابل، تصاویر واضحی از آن به‌دست آمده است.
مطالعات بر روی بقایای ابرنواختر کپلر نشان داده است که این انفجار مقدار زیادی از عناصر سنگین را در فضا منتشر کرده است. این داده‌ها به ستاره‌شناسان کمک کرده‌اند تا چگونگی گسترش عناصر سنگین در کهکشان‌ها را بررسی کنند. با توجه به تأثیر علمی و تاریخی آن، ابرنواختر کپلر یکی از مهم‌ترین ابرنواخترهای ثبت‌شده در تاریخ بشر محسوب میشود. این کشف، مسیر تحقیقات کیهانی را تغییر داد و درک ما را از پدیده‌های کیهانی و تحولات جهان افزایش داد.
صدای ابرنواختر؛ آیا انفجارهای کیهانی صدا دارند؟
در فضا، به دلیل نبود ماده‌ی کافی برای انتقال امواج صوتی، صدا به‌طور معمول منتشر نمی‌شود. برخلاف زمین، که امواج صوتی در هوا یا درون مواد جامد و مایع منتقل میشوند، فضای بین ستارهای تقریباً خلا است و در چنین محیطی، امواج صوتی توانایی حرکت ندارند. بنابراین، از نظر علمی، ابرنواخترها به‌طور طبیعی هیچ صدایی تولید نمی‌کنند که بتوان آن را مستقیماً شنید. اما این بدان معنا نیست که نمی‌توان اطلاعاتی از این انفجارهای عظیم به دست آورد.
اگرچه امواج صوتی واقعی در خلا منتقل نمی‌شوند، اما ابرنواخترها مجموعه‌ای از امواج الکترومغناطیسی و انفجارهای پرانرژی تولید میکنند که می‌توان آن‌ها را به امواج صوتی تبدیل کرد. این فرآیند که به نام سونفیکیشن (Sonification) شناخته میشود، به دانشمندان این امکان را میدهد که داده‌های کیهانی را به امواج صوتی قابل شنیدن برای انسان تبدیل کنند. در این روش، نوسانات تابشی و مغناطیسی که توسط تلسکوپهای پیشرفته ثبت میشوند، به فرکانس‌های صوتی تبدیل میشوند که گوش انسان قادر به شنیدن آن‌ها است.
سازمان‌های فضایی مانند ناسا و مؤسسات علمی دیگر از این تکنیک برای تبدیل داده‌های رادیویی و اشعه‌ی ایکس حاصل از ابرنواخترها به امواج صوتی استفاده کرده‌اند. برای مثال، بقایای سحابی خرچنگ که از یک انفجار ابرنواختری در سال ۱۰۵۴ میلادی به‌جا مانده، توسط تلسکوپهای مدرن بررسی شده و داده‌های آن به اصواتی شبیه به انفجارهای عمیق و نوسانات مغناطیسی تبدیل شده‌اند.
دانشمندان همچنین از سونفیکیشن برای تحلیل پالس‌های پرانرژی ساطع‌شده از ستاره‌های نوترونی و بقایای ابرنواخترها استفاده میکنند. این داده‌ها به دانشمندان کمک میکنند تا ساختارها و دینامیک‌های درونی این اجرام را بهتر درک کنند. بنابراین، اگرچه هیچ انسانی نمی‌تواند صدای یک ابرنواختر را مستقیماً بشنود، اما فناوری‌های مدرن این امکان را فراهم کرده‌اند که اطلاعات حاصل از این انفجارها را به شکلی تبدیل کنند که برای ما قابل‌درک باشد.
تأثیر ابرنواخترها بر کهکشان‌ها و حیات
ابرنواخترها نقش کلیدی در شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها دارند. این انفجارهای عظیم باعث توزیع عناصر سنگین در فضا میشوند و به شکل‌گیری ستاره‌های جدید کمک میکنند. عناصر سنگینی مانند اکسیژن، کربن، آهن و نیکل، که در حیات و ساختارهای سیاره‌ای نقش دارند، در هسته‌ی ستارگان پرجرم تولید شده و طی انفجارهای ابرنواختری در کهکشان پخش میشوند. بدون این فرآیند، سیارات سنگی مانند زمین و حتی حیات به شکلی که می‌شناسیم، وجود نداشتند.
ابرنواخترها همچنین میتوانند بر شرایط سیارات تأثیر بگذارند. یکی از مهم‌ترین تأثیرات این انفجارها، انتشار اشعه‌ی کیهانی پرانرژی است که میتواند بر جو سیارات اثر بگذارد. اگر یک ابرنواختر در فاصلهی نزدیک به زمین رخ دهد، ممکن است باعث تغییراتی در لایه‌ی اوزون شود که از ما در برابر اشعه‌های مضر خورشیدی محافظت میکند. در چنین شرایطی، میزان تابش فرابنفش که به سطح زمین می‌رسد افزایش پیدا کرده و میتواند منجر به تغییرات اقلیمی شدید یا حتی انقراض‌های گسترده شود.
مطالعاتی که بر روی رسوبات زمین‌شناسی انجام شده نشان داده‌اند که برخی از رویدادهای ابرنواختری ممکن است بر تاریخ زمین تأثیر گذاشته باشند. در برخی از نمونه‌های سنگ‌های باستانی، افزایش ناگهانی ایزوتوپ‌های خاصی مشاهده شده است که احتمالاً از بقایای انفجارهای ابرنواختری ناشی شده‌اند. برخی از پژوهشگران بر این باورند که ممکن است یکی از انقراض‌های گسترده‌ی زمین، مانند انقراض دوران پرمین-تریاس که حدود ۲۵۰ میلیون سال پیش رخ داد، با انفجار یک ابرنواختر نزدیک مرتبط باشد.
بااین‌حال، بیشتر ابرنواخترهایی که در کهکشان راه شیری رخ داده‌اند، تأثیر مستقیمی بر زمین نداشته‌اند، زیرا فاصلهی آن‌ها از منظومه شمسی بسیار زیاد بوده است. درحال‌حاضر، نزدیک‌ترین ستارهای که احتمالاً در آینده به یک ابرنواختر تبدیل خواهد شد، بتلجوز در فاصلهی ۶۴۲ سال نوری از زمین است. بااینکه این ستاره در مرحله‌ی پایانی زندگی خود قرار دارد، اما انفجار آن تهدیدی برای زمین محسوب نمی‌شود.
تأثیر ابرنواخترها بر منظومه‌ی شمسی و زمین
ابرنواخترها نه‌تنها کهکشان‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهند، بلکه تأثیرات قابل‌توجهی بر منظومه شمسی و حتی زمین دارند. این انفجارهای عظیم، به‌عنوان یکی از مهم‌ترین پدیده‌های کیهانی، به انتشار عناصر سنگین در کهکشان کمک میکنند و میتوانند شکل‌گیری و تحول سیارات را تحت تأثیر قرار دهند. منظومه‌ی شمسی ما نیز احتمالاً از بقایای یک یا چندین ابرنواختر قدیمی شکل گرفته است.
دانشمندان معتقدند که پیش از شکل‌گیری خورشید، چندین ابرنواختر در نزدیکی محل تشکیل آن رخ داده‌اند. این انفجارها مقدار زیادی از عناصر سنگین مانند آهن، نیکل و اورانیوم را به محیط میان‌ستاره‌ای تزریق کرده‌اند. وجود این عناصر در منظومه شمسی اولیه، نشانه‌ای از این حقیقت است که ابرنواخترها در شکل‌گیری زمین و سیارات دیگر نقش داشته‌اند. بدون این فرآیند، موادی مانند آهن که در هسته‌ی زمین وجود دارد، هرگز تشکیل نمی‌شدند و شاید سیارات سنگی مانند زمین و سیاره مریخ شکل نمی‌گرفتند.
ابرنواخترها علاوه بر اینکه تأثیرات مثبتی بر منظومه‌ی شمسی دارند، میتوانند خطراتی نیز ایجاد کنند. تابش‌های شدید پرتوهای گاما و اشعه‌های کیهانی حاصل از یک ابرنواختر نزدیک، میتوانند بر جو سیارات تأثیر بگذارند. به‌ویژه، اگر چنین انفجاری در فاصلهی کمتر از ۵۰ سال نوری از زمین رخ دهد، میتواند لایه‌ی اوزون را تخریب کرده و زمین را در معرض تابش‌های مضر خورشیدی قرار دهد. این مسئله میتواند به تغییرات اقلیمی گسترده و حتی انقراض برخی از گونه‌های زنده منجر شود.
بااین‌حال، خوشبختانه تا به امروز، هیچ ابرنواختری در نزدیکی منظومه‌ی شمسی رخ نداده است که تأثیر مستقیم و قابل‌توجهی بر زمین گذاشته باشد. داده‌های نجومی نشان می‌دهند که آخرین ابرنواختری که ممکن است بر سیاره زمین اثر گذاشته باشد، میلیون‌ها سال پیش رخ داده است و بقایای آن هنوز در بررسی‌های زمین‌شناسی مشاهده میشود. در حال حاضر، هیچ ستارهای که در نزدیکی منظومه‌ی شمسی باشد و آماده‌ی انفجار باشد، شناسایی نشده است. بنابراین، هرچند ابرنواخترها میتوانند تأثیرات شدیدی بر سیارات داشته باشند، اما درحال‌حاضر، هیچ تهدیدی برای زمین وجود ندارد.
آیا ابرنواخترها میتوانند خطری برای زمین داشته باشند؟
ابرنواخترها، باوجود قدرت ویرانگرشان، در بیشتر موارد تأثیر مستقیمی بر زمین ندارند، چراکه این انفجارها معمولاً در کهکشان‌های دوردست رخ می‌دهند. اما اگر یک ابرنواختر در فاصلهی نسبتاً نزدیکی از زمین رخ دهد، ممکن است باعث بروز مشکلاتی در محیط زیست و شرایط جوی زمین شود.
یکی از اصلی‌ترین نگرانی‌ها درباره‌ی ابرنواخترها، پرتوهای کیهانی پرانرژی است که پس از انفجار به فضا منتشر میشوند. این پرتوها میتوانند با لایه‌ی اوزون زمین واکنش داده و آن را تخریب کنند. لایه‌ی اوزون، محافظ طبیعی زمین در برابر تابش‌های مضر خورشیدی است. اگر این لایه آسیب ببیند، میزان اشعه‌ی فرابنفش که به سطح زمین می‌رسد، افزایش یافته و میتواند باعث افزایش موارد سرطان پوست، آسیب به اکوسیستم‌های دریایی و تغییرات شدید در آب‌وهوا شود. علاوه بر تابش‌های مضر، انفجار یک ابرنواختر نزدیک میتواند منجر به افزایش تشعشعات گاما شود. این نوع تشعشعات در صورت برخورد به زمین، میتوانند باعث یونیزه شدن اتمسفر و تخریب مولکول‌های حیاتی موجود در جو شوند. این امر ممکن است بر تعادل شیمیایی اتمسفر تأثیر گذاشته و حتی در شرایطی منجر به کاهش لایه‌ی اوزون شود.
اما آیا چنین اتفاقی ممکن است رخ دهد؟ بررسی‌های علمی نشان داده‌اند که برای آنکه یک ابرنواختر اثر جدی بر زمین داشته باشد، باید در فاصلهی حدود ۵۰ سال نوری یا کمتر رخ دهد. درحال‌حاضر، هیچ ستارهی پرجرمی که در چنین فاصله‌ای باشد و در مرحله‌ی پایانی زندگی خود قرار داشته باشد، شناسایی نشده است. نزدیک‌ترین ستارهای که در آینده ممکن است به یک ابرنواختر تبدیل شود، بتلجوز در فاصلهی ۶۴۲ سال نوری از زمین است که برای ما تهدیدی محسوب نمی‌شود.
بااین‌حال، دانشمندان همچنان در حال مطالعهی تاریخچه‌ی زمین برای یافتن شواهدی از اثرات ابرنواخترهای گذشته هستند. برخی از پژوهش‌ها نشان داده‌اند که ممکن است یک یا چند ابرنواختر در میلیون‌ها سال پیش، بر زمین تأثیر گذاشته باشند. برای مثال، در برخی از رسوبات زمین‌شناسی، افزایش ناگهانی ایزوتوپ‌های خاصی مشاهده شده است که ممکن است ناشی از یک انفجار ابرنواختری باشد. به‌طور کلی، هرچند که ابرنواخترها یکی از عظیم‌ترین رویدادهای کیهانی هستند و میتوانند اثرات مهمی بر محیط اطراف خود بگذارند، اما براساس داده‌های موجود، خطر مستقیمی از سوی آن‌ها زمین را تهدید نمی‌کند. در آینده‌ی نزدیک، انتظار نمی‌رود که هیچ ابرنواختری در فاصلهی خطرناک از زمین رخ دهد.
آیا در کهکشان راه شیری ابرنواختر رخ داده است؟
ابرنواخترها به‌طور مداوم در سراسر کیهان رخ می‌دهند و کهکشان راه شیری نیز از این قاعده مستثنی نیست. در طول تاریخ، چندین ابرنواختر در کهکشان ما ثبت شده‌اند که برخی از آن‌ها تأثیر مهمی بر درک ما از کیهان داشته‌اند. یکی از معروف‌ترین ابرنواخترهایی که در کهکشان راه شیری رخ داده است، ابرنواختر تایکو براهه در سال ۱۵۷۲ میلادی بود. این ابرنواختر که با چشم غیرمسلح نیز دیده می‌شد، یکی از نخستین رویدادهایی بود که نشان داد آسمان ثابت نیست و تغییرات کیهانی در حال وقوع هستند.
ابرنواختر SN 1604، معروف به ابرنواختر کپلر، یکی دیگر از انفجارهای تاریخی است که در کهکشان ما رخ داده است. این ابرنواختر توسط یوهانس کپلر ثبت شد و آخرین ابرنواختری بود که با چشم غیرمسلح در کهکشان راه شیری مشاهده شد. در سال ۱۰۵۴ میلادی، یک ابرنواختر در کهکشان راه شیری رخ داد که بقایای آن امروزه به نام سحابی خرچنگ شناخته میشود. این انفجار چنان درخشان بود که ماه‌ها در روز قابل مشاهده بود و توسط ستاره‌شناسان چینی و عرب ثبت شد. علاوه بر این موارد، ابرنواختر RCW 86 که در سال ۱۸۵ میلادی ثبت شد، یکی از قدیمی‌ترین ابرنواخترهای شناخته‌شده در کهکشان راه شیری است. این انفجار توسط منجمان چینی مشاهده شد و نقش مهمی در درک اولیه‌ی بشر از تحولات کیهانی داشت.
اگرچه امروزه به دلیل وجود گاز و غبار میان‌ستاره‌ای، دیدن ابرنواخترهای کهکشان راه شیری با چشم غیرمسلح دشوار است، اما دانشمندان از طریق تلسکوپهای فضایی و آشکارسازهای پرتو ایکس و گاما، این انفجارها را بررسی میکنند. ابرنواخترها همچنان در کهکشان راه شیری رخ می‌دهند و انتظار می‌رود که در آینده نیز نمونه‌های جدیدی کشف شوند. ستاره‌شناسان به‌طور مداوم در حال رصد این پدیده‌های شگفت‌انگیز هستند تا به درک بهتری از چگونگی شکل‌گیری و تحول کهکشان‌ها برسند.
دانشمندان چگونه ابرنواخترها را کشف و مطالعه میکنند؟
ابرنواخترها یکی از هیجان‌انگیزترین و پرقدرت‌ترین پدیده‌های کیهانی هستند که دانشمندان برای درک بهتر جهان، آن‌ها را با دقت مطالعه میکنند. کشف و بررسی این انفجارهای عظیم ستارهای نیازمند تجهیزات پیشرفته و روش‌های متعددی است. با توجه به اینکه ابرنواخترها در کهکشان‌های دوردست و در فاصله‌های چند میلیون تا چند میلیارد سال نوری از ما رخ می‌دهند، دانشمندان باید از ابزارهای قدرتمندی برای مشاهده‌ی آن‌ها استفاده کنند.
یکی از مهم‌ترین روش‌هایی که اخترشناسان برای کشف ابرنواخترها به کار می‌برند، استفاده از تلسکوپهای نوری و مادون قرمز است. این تلسکوپ‌ها میتوانند تغییرات نور در بخش‌های مختلف آسمان را بررسی کرده و نقاطی که به‌طور ناگهانی درخشان میشوند را شناسایی کنند. یکی از معروف‌ترین این تلسکوپ‌ها، تلسکوپ فضایی هابل است که در طول سال‌های فعالیت خود، چندین ابرنواختر را ثبت کرده است. همچنین، تلسکوپ فضایی جیمز وب با قابلیت‌های پیشرفته‌ی خود، امکان مطالعهی دقیق‌تر مراحل اولیه‌ی انفجارهای ابرنواختری را فراهم کرده است. علاوه بر ابزارهای نوری، دانشمندان از تلسکوپهای پرتو ایکس و گاما نیز برای مطالعهی ابرنواخترها استفاده میکنند. این تلسکوپ‌ها، مانند رصدخانه‌ی چاندرا و تلسکوپ پرتو گامای فرمی، قادرند پرتوهای پرانرژی حاصل از انفجارهای ابرنواختری را ثبت کنند. این مشاهدات به دانشمندان کمک میکند تا ویژگی‌های فیزیکی این انفجارها را بهتر درک کنند و اطلاعات بیشتری درباره‌ی مواد پرتاب‌شده از آن‌ها به‌دست آورند.
یکی دیگر از ابزارهای مهم در مطالعهی ابرنواخترها، آشکارسازهای امواج گرانشی مانند LIGO و Virgo هستند. امواج گرانشی، تغییرات ریزی در بافت فضا-زمان هستند که در اثر رویدادهای عظیم کیهانی مانند انفجار ابرنواختری ایجاد میشوند. کشف این امواج از طریق تجهیزات پیشرفته، به دانشمندان امکان میدهد که اطلاعات ارزشمندی درباره‌ی ساختار درونی ستارگان و نحوه‌ی فروپاشی آن‌ها جمع‌آوری کنند. علاوه بر ابزارهای پیشرفته، هوش مصنوعی و ماشین لرنینگ نیز به‌تازگی به یکی از روش‌های اصلی در کشف ابرنواخترها تبدیل شده‌اند. الگوریتم‌های هوش مصنوعی میتوانند میلیون‌ها تصویر نجومی را در زمان کوتاهی پردازش کنند و نقاطی که تغییرات نور ناگهانی دارند را شناسایی کنند. این فناوری، کشف ابرنواخترها را سریع‌تر و دقیق‌تر کرده و امکان مشاهده‌ی رویدادهای کیهانی جدید را افزایش داده است.
در مجموع، دانشمندان برای کشف و مطالعهی ابرنواخترها از مجموعه‌ای از تلسکوپهای نوری، مادون قرمز، پرتو ایکس، پرتو گاما و آشکارسازهای امواج گرانشی استفاده میکنند. با پیشرفت فناوری، امکان مطالعهی دقیق‌تر این انفجارهای عظیم فراهم شده و دانش بشر درباره‌ی منشأ و تکامل کیهان افزایش یافته است.
ابرنواختر و ارتباط آن با سیاهچالهها
ابرنواخترها و سیاهچالهها ارتباط نزدیکی با یکدیگر دارند، زیرا برخی از ابرنواخترها میتوانند به تشکیل سیاهچالهها منجر شوند. زمانی که یک ستارهی پرجرم در پایان عمر خود قرار می‌گیرد، بسته به جرم باقیماندهی آن، ممکن است پس از انفجار ابرنواختری، یک ستارهی نوترونی یا یک سیاهچاله ایجاد شود. وقتی یک ستارهی عظیم با جرمی بیش از ۲۵ برابر جرم خورشید به پایان عمر خود می‌رسد، نیروی گرانش آن چنان قوی میشود که هسته‌ی ستاره تحت فشار بی‌نهایتی فرو می‌پاشد. در این شرایط، هیچ نیرویی قادر به جلوگیری از فروپاشی بیشتر هسته نیست و در نهایت، یک سیاهچاله شکل می‌گیرد. در واقع، سیاهچالهها بقایای بسیار چگالی و فشرده‌ی ستارگان پرجرمی هستند که در اثر ابرنواخترها نابود شده‌اند.
یکی از نشانه‌های ارتباط بین ابرنواخترها و سیاهچالهها، جت‌های پرانرژی حاصل از برخی انفجارهای ابرنواختری است. در برخی از ابرنواخترهای خاص که با نام ابرنواخترهای پرانرژی (Hypernovae) شناخته میشوند، پس از انفجار، مقادیر عظیمی انرژی به‌صورت دو جت قدرتمند از قطب‌های ستاره به بیرون پرتاب میشود. دانشمندان معتقدند که این نوع ابرنواخترها میتوانند سرآغاز تشکیل یک سیاهچاله باشند. یکی دیگر از شواهدی که ارتباط میان ابرنواخترها و سیاهچالهها را تأیید میکند، مشاهده‌ی سیاه‌چاله‌های پرجرم در بقایای ابرنواختری کهکشان‌های دوردست است. دانشمندان با بررسی پرتوهای ایکس و امواج رادیویی حاصل از این مناطق، نشانه‌هایی از وجود سیاه‌چاله‌هایی یافته‌اند که احتمالاً از بقایای یک ستارهی پرجرم شکل گرفته‌اند. علاوه بر این، برخی از سیاه‌چاله‌هایی که در کهکشان راه شیری کشف شده‌اند، بقایای ابرنواخترهای قدیمی هستند. برای مثال، سیاه‌چاله‌ی Cygnus X-1 یکی از نخستین سیاه‌چاله‌هایی بود که در کهکشان ما کشف شد و دانشمندان معتقدند که این جرم عظیم، نتیجه‌ی یک انفجار ابرنواختری بوده است.
بااین‌حال، همه‌ی ابرنواخترها منجر به تشکیل سیاهچاله نمی‌شوند. در بسیاری از موارد، هسته‌ی فروپاشیده‌ی ستاره به یک ستارهی نوترونی تبدیل میشود، که جرمی عظیم اما نه به‌اندازه‌ی سیاهچاله دارد. اگر جرم باقی‌مانده کمتر از حدود ۲.۵ برابر جرم خورشید باشد، هسته‌ی آن به یک ستارهی نوترونی تبدیل خواهد شد. اما اگر جرم باقی‌مانده بیشتر از این حد باشد، نیروی گرانش آن‌قدر قوی خواهد بود که هسته‌ی ستاره را به داخل خود فرو می‌برد و یک سیاهچاله ایجاد میکند. درحال‌حاضر، مطالعات علمی درباره‌ی ارتباط بین ابرنواخترها و سیاهچالهها همچنان ادامه دارد. کشف امواج گرانشی توسط پروژه‌های LIGO و Virgo اطلاعات جدیدی درباره‌ی چگونگی تشکیل سیاهچالهها ارائه داده است. برای مثال، برخی از امواج گرانشی که اخیراً کشف شده‌اند، نشان‌دهنده‌ی برخورد سیاه‌چاله‌هایی هستند که احتمالاً در اثر ابرنواخترها شکل گرفته‌اند.
سازندگی در عین ویرانگری
ابرنواخترها از پرقدرت‌ترین و تأثیرگذارترین رویدادهای کیهانی هستند که به شکل‌گیری عناصر ضروری برای تشکیل سیارات و حتی حیات کمک میکنند. این انفجارها باعث مرگ ستارگان عظیم شده، اما درعین‌حال مواد خام لازم برای نسل جدیدی از ستارگان و سامانه‌های سیاره‌ای را فراهم میکنند. اگرچه برخی ابرنواخترها ممکن است تأثیرات منفی بر سیارات نزدیک داشته باشند، اما در مقیاس کیهانی، این رویدادها یکی از دلایل اصلی پویایی و تحول کهکشان‌ها هستند. ابرنواخترها در عین ویرانگری، یکی از مهم‌ترین سازندگان کیهان هستند و بدون آن‌ها، جهانی که امروز می‌شناسیم، وجود نداشت.
منبع: دیجی‌کالا مگ
