انفجار ستاره اي و خلقت عناصر سنگين در عالم:

در قرن هجدهم،چارلز مسيه– ستاره شناس فرانسوي - يك فهرست از اجرام  غير ستاره اي آسمان گردآوري كرد. اجرامي كه وقتي از پشت تلسكوپ ديده مي شوند، تيره و تار به نظر مي رسند. شكار دنباله دارها راهي براي كسب شهرت بوده و هست. به همين علت مسيه فهرستي تهيه كرد تا ستاره شناسان، وقتشان را براي گيج شدن و قاطي كردن اين سحابي ها با دنباله دار تلف نكنند. اولين عضو اين فهرست M1 بود كه در صورت فلكي گاو قرار داشت. همانطور كه مسيه بعد از رصد كردن M1 در 1758 انتظار داشت، اين جرم يكي از بزرگترين اجرام مورد مطالعه ستاره شناسان مدرن شد. ويليام پارسوتر، ستاره شناس ايرلندي و سازنده ي بزرگترين تلسكوپ قرن نوزدهم، سحابي M1 را در حدود سال 1850 مورد بررسي قرار داد. اين سحابي به خاطر شباهتهايي كه به خرچنگ داشت (در تصورات پارسوتر)، سحابي خرچنگ نام گرفت.

از زمانهاي بسيار دور، رصدگران آسمان مي دانستند كه ستاره ها در زمانهاي خاصي به طور ناگهاني مشتعل مي شوند و براي مدت كوتاهي بسيار درخشان مي گردند. اين مسئله با اين فكر كه ستاره ها اجرامي ثابت و تغيير ناپذيرند، تناقض داشت. گاهي ممكن بود در جايي از آسمان ستاره اي ظاهر شود كه قبلاً چيزي از آن در آن محل ديده نمي شد. اين ستاره ها "نواختر" ناميده شدند ز . همچنين مشاهده شد كه اين حالت براي ستاره هايي كه فاصله خيلي زيادي از ما دارند هم اتفاق مي افتد، حتي ستاره هايي كه در كهكشان هاي ديگر هستند. در بعضي از اين موارد مشخص شد كه با وجود فاصله ي بسيار زياد ستاره ها، افزايش درخشندگي به طور واضح خيلي زياد است. حتي بيشتر از يك نواختر عادي بنابراين براي اين ستارگان نام "ابر نو اختر" را بر گزيدند.

ابرنواختري در اعماق تاريخ

در سال 1054، منجمين چيني حيرت و شگفتيشان را از مشاهده ي ستاره اي جديد در صورت فلكي گاو گزارش دادند.

اين ستاره 6 بار درخشنده تر از سياره زهره بود، طبيعتاً پر نورترين چيز در آسمان شب. مكان اين ستاره، منطبق بر جايي است كه امروز ما سحابي خرچنگ را مي بينيم. سحابي خرچنگ 500 سال نوري از ما فاصله دارد، بنابراين در كهكشان ما قرار دارد. (همانطور كه به خاطر داريد اندازه ي كهكشان ما 100000 سال نوري است.) در قرن اخير مطالعه و بررسي گاز درن سحابي خرچنگ آشكار كرده كه اين گاز به سرعت در حال انبساط است. اين سرعت حدود km/s 1500 مي باشد. يك برون يابي رو به عقب از اين حادثه (برگرداندن فيلم در زمان به عقب) به

خوبي نشان مي دهد كه اين بايد از بقاي ستاره اي باشد كه در سال 1054 توسط چيني ها رصد شد! عجيب است كه هيچ اثري از گزارش هاي اروپايي (و اسلامي - عربي) در مورد اين حادثه، يافت نشده است، يا هيچ كسي علاقه اي به ثبت آن نداشته يا شايد به اين علت كه اصلاً انتظار چنين رويدادي نمي رفته است. زيرا كه در آن زمان «ستاره ها ثابت و تغيير ناپذيرند!!» تصور مي شدند. مشخصات سحابي خرچنگ با آنچه از يك انفجار، انتظار  داريم، كاملاً همخواني دارد. آنچه ما امروز مشاهده مي كنيم باقيمانده ي ستاره اي است با جرم بيش از 8 برابر خورشيد كه تمام سوخت هسته اي ممكن اش را به پايان رسانده و زندگي اش را با انفجاري بزرگ پايان داده است: يك ابرنواختر!

از دو ستاره ي كم نوري كه نزديك به مركز سحابي قرار دارند، آن ستاره ي جنوبي تر، سطحي بسيار داغ دارد. اين ستاره همانطور كه در ادامه خواهيد ديد، ظاهراً مركز آن انفجاري بوده كه براي حيرت زده كردن منجمين در اعماق كيهان محفوظ مانده است.

انفجاري بينهايت عظيم!!

آهن، فراوانترين عنصر زمين، يك عنصر خالص است، نه فقط به اين خاطر كه ما براي ساختن همه چيز از آن استفاده مي كنيم، بلكه به خاطر اين كه باعث ايجاد تغيير در سير تكاملي آن دسته از ستارگان كميابي كه جرمي حدود 8 برابر خورشيد دارند، مي شود. چنين ستارگاني در مقياس كيهاني، زندگي كوتاهي دارند يعني فقط چند ميليون سال زندگي مي كنند، كه براي كل كيهان فقط يك لحظه به حساب مي آيد.

وقتي كه قسمت مركزي ستاره سنگين در طي مراحل فعاليت هسته اي خود، به مرحله اي مي رسد كه مقدار زيادي آهن در آن بوجود مي آيد، ديگر هيچ واكنش هسته اي گرمازايي وجود ندارد كه بتواند انرژي توليد كند. در واقع واكنش هسته اي مربوط به آهن ديگر گرمازا نيست. به همين علت است كه آهن يك عنصرخاص در فرايندهاي ستاره اي است.

همانطور كه مي دانيد، نيروي جاذبه باعث مي شود كه ستاره به درون خودش فروبريزد، ولي انرژي هسته اي درون ستاره، جلوي اين نيروي جاذبه را مي گيرد و در نتيجه ستاره به تعادل مي رسد.

پس وقتي هسته ي  ستاره ي پرجرم، آهن توليد مي كند، دچار فقدان منبعي از انرژي است، كه فشار رو به بيرون لازم را براي تعادل فراهم كند. بنابراين ستاره، در درون خود فرو مي ريزد. در طي چند ثانيه تمام نيروي جلوگيري كننده از فرو ريختن از بين مي رود، به عبارت ديگر تمام ترمزها مي بُرند. در چند لحظه، در حالي كه ستاره در حال فروريختن به درون خود است، دما به صورت بي سابقه اي بالا مي رود و منجر مي شود به فلاش زدن نهايي ستاره. در همين حال ماده ي مركزي در حدود يك ميليون برابر فشرده تر مي شود تا به چگالي فوق العاده اي برسد. پروتونها و الكترونها در درون هسته ي اتم تركيب مي شوند تا نوترونها را خلق كنند.

در جريان اين واكنش، نوترينوهاي پرسرعتي در مقادير بسيار بالا توليد مي شوند. وقتي كه ماده ي ستاره اي در اطراف مركز به اين چگالي خارق العاده مي رسد - ميلياردها بار چگالتر از هسته ي زمين - فشار بسيار زياد نوترينوها كمك مي كند تا لايه ي خارجي ستاره ي در حال مرگ، با سرعتي زياد نزديك به سرعت نور به بيرون هل داده شود. و ستاره، در يك انفجار ديوانه كننده خودش را به بيرون مي دمد! يكي از پر انرژي ترين رويدادهايي كه در جهان ما رخ مي دهد! در طي چند روز درخشش اين ستاره حدود 100 ميليون بار بيشتر مي شود. اين انفجار از فواصل بسيار دور قابل رؤيت است. لايه ي خارجي ستاره، پوسته اي را تشكيل مي دهد كه با سرعت ميليونها مايل بر ساعت از مركز به بيرون حركت مي كند و منطقه در حال انبساطي را ايجاد مي كند كه باقيمانده ي ستاره را در بر مي گيرد. با اين سرعت مسافرت از خورشيد به زمين فقط چند ساعت طول مي كشد.

 

ساختن عناصر سنگين تر از آهن

در ثانيه هاي اول انفجار، پروتونها و نوترونهاي پرانرژي با اتمهاي سبكي كه در طي حيات ستاره شكل گرفته اند، برخورد مي كنند و در طي چند لحظه ي كوتاه تمام عناصر سنگين تر از آهن در جدول تناوبي را مي سازند كه شامل پلاتين، طلا و ايريديوم مي باشد. به خاطر اين روشي بي نظير براي ساختن اين عناصر سنگين، ميانگين فراواني اين عناصر خيلي كمتر از عناصر سبكتر است. بعضي از عناصري كه در اين انفجار نهايي شكل مي گيرند، اتمهاي راديواكتيوي هستند كه عمر

طولاني دارند: اورانيم، توريم و پتاسيم. نيمه عمر ميلياردي اين عناصر، به اين معني است كه بعد از شكل گيري منظومه هاي سياره اي از همين عناصر، در زمانهاي آينده، باز هم در مقادير قابل توجهي يافت خواهند شد و انرژي ذخيره شده شان را مقياس زماني اي كه بوسيله ي نيمه ي عمرشان تعيين مي شود، آزاد مي كند. اين انرژي باعث گرم كردن سياره اي مثل زمين مي شود و آن را وادار به تغييرات ژئوفيزيكي مي كند. انفجار ابرنواختري جرم زيادي را به فضاي ميان ستاره اي بر مي گرداند كه حالا ديگر از ماده اي ساخته شده كه با عناصر سنگين غني شده است. البته شما، هم اكنون به طلا و پلاتين در ميان جواهراتتان از نظري ديگر نگاه مي كنيد. اين فلزات گرانند چون كمياب و زيبا هستند.