النجوم - السوبرنوفا

عند قرب نهاية حياة نجم أضخم من شمسنا بثمانية مرات على الأقل، يكون هذا النجم قد استهلك كل مالديه من وقود الهيدروجين فينفجر الغلاف الخارجي له بإنفجار هائل هو من أحد أعنف الأحداث التي تحدث في الكون، حيث تتبعثر مادة النجم في الفضاء المحيط مكونة سحابة هائلة من البلازما والتي تستمر لمدة من أسابيع إلى شهور، وينهار قلب النجم نحو مركزه متحولا إلى نجم نيوتروني أو لربما ثقب أسود.

يمكن لإنفجار السوبرنوفا أن يشع طاقة أكثر مما تنتجه شمسنا خلال كامل عمرها، ويؤدي إلى قذف معظم أو كل مادة النجم بسرعات هائلة تصل إلى 3,000 كيلومتر في الثانية الواحدة، تتسبب هذه السرعة بإحتكاكات بين تلك المواد مع الغاز والغبار الكوني المحيط به، وتعمل على رفع حرارة الغبار إلى ما يزيد عن عشرة مليون كلفن، وبذلك يتسبب في تكون البلازما في المنطقة المحيطة بالإنفجار. وقد أثبتت الدراسات الحديثة أن نجوم السوبرنوفا تصدر ذبذبات مسموعة مثل دندنة قبل الإنفجار.

ويعتبر معدل حدوث إنفجار سوبرنوفا في مجرتنا أو المجرات التي بحجم مجرتنا هو واحد كل خمسون سنة، وتزداد مع زيادة حجم المجرة، وبالنظر إلى عدد المجرات في الكون المنظور، ذلك يعني أن هناك نجم ينفجر كل ثانية أو أقل في مكان ما في الكون، وتعتبر إنفجارات السوبرنوفا هي المصدر الأساسي للعناصر الثقيلة في الكون.

موت النجم يعتمد جزئيا على كتلته، ففي حالة شمسنا على سبيل المثال وهي لا تمتلك الكتلة الكافية لأن تنفجر كسوبرنوفا (ما سيحدث لنجم مثل الشمس هو أنها وعندما تستنفذ وقودها النووي، لربما بعد بليوني سنة، ستنتفخ لتتحول إلى عملاق أحمر والذي سيكون كفيلا بتبخير أرضنا قبل أن تبرد بشكل تدريجي وتتحول إلى قزم أبيض).

وهناك أمران يتسببان في السوبرنوفا ومنهما يقسمان إلى قسمين أساسيين:

 إما بأن يلتقط قزم أبيض مادة إضافية من إحدى النجوم المجاورة إلى أن يصل إلى كتلة نجمية حرجة فيخضع لانفجار نووي حراري. وهو النوع الأول من السوبر نوفا ويسمى I.

 وإما أن تكون كتلة النجم أكثر من ثمانية أضعاف كتلة شمسية، حين ينتهي الاندماج النووي فيه فجأة بسبب نفاذ الهيدروجين وتتغلب قوة الجاذبية فينهار النجم ثقالياً. وهو النوع الثاني ويطلق عليه II.

النوع الأول للسوبرنوفا يتميز بقلة أثر الهيدروجين في أطيافهم، حيث أنهم قد فقدوا أغلب أغلفة الهيدروجين قبل الإنفجار إما بواسطة نجم مرافق وقريب أو حدث تدفق للهيدروجين للخارج. ويقسم العلماء هذا النوع ألى عدة تصنيفات طبقا لوجود خطوط أخرى وشكل المنحنى الضوء الصادر من السوبرنوفا.

التصنيف الأول Ia - وهو يمثل كثافة في عنصر السيليكون وضعف في الهليوم، ويعتقد بأنه ينشأ من النجوم القزمة البيضاء القريبة من نظام نجمي ثنائي. حيث تقوم بجذب مواد وعناصر من النجم المرافق له، وينضغط القزم الأبيض بشكل تدريجي، وفي النهاية يبدأ تفاعل نووي داخله يؤدي إلى إنفجار السوبرنوفا. يستعمل الفلكيون نوع Ia من السوبرنوفا كعلامات قياسية لقياس المسافات الكونية حيث يعتقد أنها تشتعل بسطوع مساوي في ذروته.   التصنيف الثاني Ib - وهو يمثل كثافة في عنصر السيليكون وضعف في الهليوم، وهو في الغالب ناتج عن نجوم عملاقة قد استنفذا وقودها في داخل النجم، من الممكن أن يكون قد حدث ذلك بسبب فقد النجم لغلافه المحيط به نتيجة الرياح النجمية الضخمة أو نتيجة تفاعل جذبي بين النجم وأي نجم قريب منه. ويمرا النجم بإنهيار رئيسي أيضا مثل النوع الثّاني للسوبرنوفا، لكنه يفقد أغلب أغلفة الهيدروجين الخارجية. التصنيف الثالث Ic - وهو يمثل كثافة في عنصر السيليكون وضعف في الهليوم، وهو في الغالب ناتج عن نجوم عملاقة قد استنفذت وقودها الموجود في داخلها. ويمر النجم أيضا مثل التصنيف Ib بإنهيار رئيسي أيضا ويفقد أغلب أغلفة الهيدروجين الخارجية.

شرح يوضح التصنيف الأول للنوع الأول من السوبرنوفا بداية من أعلى اليسار

السوبرنوفا من النوع الثاني يحدث عادة في المناطق ذات النجوم الشابة واللامعة مثل أذرع المجرات الحلزونية، وفيما يبدوا أنها لا تتواجد في المجرات الإهليجية، يجب أن يكون النجم اكبر عدة مرات من شمسنا (تقريبا من ثمانية إلى خمسة عشر كتلة شمسية). نجم مثل كتلة الشمس سيستنفذ الهيدروجين في النهاية وبعد ذلك وقوده من الهليوم في مركزه. وسيكون هذا النجم لديه كتلة وضغط كافيتين لدمج الكربون. وهنا ما سيحدث لاحقا:

- العناصر الأثقل ستتركز في مركز النجم بشكل تدريجي، وستصبح طبقات مثل طبقات ثمرة البصل، والعناصر الأخف ستنطلق نحو خارج النجم. - عندما يتجاوز مركز النجم كتلة محددة يبدأ النجم بالإنفجار (لهذا السبب تعرف هذا النوع من السوبرنوفا بإسم سوبرنوفا إنهيار القلب). - سيخن القلب ويزادد كثافة. - في النهاية يرتد إنفجار داخلي من القلب طاردا المادة النجمية إلى الفضاء. - وما يتبقى هو جرم كثيف جدا يسمى نجم نيوتروني.

هناك نوعين فرعيين من النوع الثاني للسوبر نوفا على أساس منحنى الضوء الصادر منهم، نوع L يخفت بثبات بعد الإنفجار، بينما النوع الثاني P يبقى الضوء ثابتا لفترة من الوقت قبل أن يبدأ بالخفوت. كلا النوعين لهم أثر للهيدروجين في طيفهم.

النجوم الهائلة الكتلة (حوالي 20 إلى 30 كتلة شمسية) قد لا تنفجر كسوبرنوفا، ويعتقد الفلكيون أنه بدلا من ذلك ينهاروا ليشكلوا ثقوب سوداء.