يک‌شنبه 30 ميزان|مهر 1396 برابر با 22 اکتوبر 2017

مرگ تابناک یک ستاره و آن‌چه برای زمین اتفاق خواهد افتاد



 15 ميزان|مهر 1396

یونس بخشی اخترشناس  

تصویر نخست

ستارۀ ابطِ جوزا یا شانه‌شبان، در صورت فلکی جبار که حالا به غولی سرخ تبدیل شده در آستانۀ انفجار پیش از مرگ قرار دارد. اما آیا انفجار این ستاره زمین را تهدید می‌کند؟ این ستاره نه تنها درخشان‌ترین ستاره در صورت فلکی جبار، بلکه ستاره‌یی‌ست که اخترشناسان می‌دانند به زودی در یک انفجار ابرنواختری برای همیش خاموش می‌شود؛ خوشبختانه که این ستاره حدود 640 سال نوری از ما دور است.

همۀ ستاره‌ها به شمول خورشید حیات‌بخش، روزی با تمام‌کردن سوخت هسته‌یی‌شان به پایان عمر فعال خود می‌رسند و راه مرگ را در پیش می‌گیرند. در هستۀ خورشید و ستاره‌های شبیه آن، زیر فشار و حرارت شدید، هایدروجن به عنصر سنگین‌تری بنام هیلیوم تبدیل می‌شود و این باعث می‌شود تا چنین ستاره‌هایی باد کنند و به غولی سرخ تبدیل شوند. مثلاً در این مرحله، حرارت در هستۀ خورشید تا 100 میلیون درجه افزایش می‌یابد و آن‌گاه هیلیوم در اثر پدیدۀ همجوشی هسته‌یی به کاربن تبدیل می‌شود. اما در ستاره‌های سنگین‌تر که حرارت در هستۀ آن‌ها بیش از صدها میلیون درجه افزایش یافته، امکان تبدیل کاربن به عناصر سنگین‌تر فراهم می‌شود. حالا زیر چنین حرارت و فشار بی‌نهایت بالا، ستاره به یک ابرغول سرخ باد می‌کند که ممکن حدود 100 هزار سال یا دیرتر به شکل انفجاری ابرنواختری نابود شود. حالا ما می‌دانیم که درخشان‌ترین ستارۀ ابرغول سرخ در آسمان شب، همان ستارۀ ابطِ جوزاست که در آستانۀ انفجار ابرنواختری قرار دارد.

تصویر واقعی ستارۀ ابط جوزا که به صورت ستاره‌یی سرخ دیده می‌شود. به علت اغتشاش‌ها در اتموسفیر زمین، ستاره‌ها چهارگوشه دیده می‌شوند و نه به صورت یک نقطۀ گرد و درخشان. (تصویر نخست)

در یک کلام باید بگویم، هر ستاره در واقع کوره‌یی بزرگ طبیعی است که همه عناصر کیمیاوی موجود در طبیعت -هایدروجن، هیلیوم، کاربن، کلسیم، آهن، نیکل، طلا... در درون چنین کوره‌ها پخته می‌شوند. با تبدیل هر عنصر سبک به یک عنصر سنگین‌تر حرارت در درون کوره- هستۀ ستاره- ده‌ها مرتبه افزایش می‌یابد و زمانی می‌رسد که دیگر یک ستاره تاب حرارت درون هسته را ندارد و در نهایت منفجر می‌شود. حتا لحظۀ انفجار یک ستاره باعث تولید عناصر سنگین‌تری چون یورانیم، می‌شود. یعنی خونی که در رگ‌های شما جاریست، کلسیمی که استخوان شما را ساخته، اکسیجنی را که تنفس می‌کنید، آهنی که شهر و خانۀ ما از آن ساخته شده و طلا و جواهرات زنان، همه و همه... در درون ستاره‌ها پخته شده و خلاصه من و شما؛ گرد و غبار ستاره‌یی هستیم.

تصویر دوم

حالا برگردیم به موضوع انفجار ستارۀ ابط جوزا. ستارۀ ابط جوزا که یک ابرغول سرخ است، ممکن هر لحظه در یک انفجار نواختری متلاشی شود. در لحظه انفجار یک ستاره، تابش‌های پرانرژی گاما و اکس به هر طرف پخش می‌شود و اگر سیاره‌یی در سر راه این تابش‌ها قرار گیرد، اتموسفیرش از بین می‌رود و موجودات زنده در سطح آن سیاره هم نابود می‌شوند. اما در فاصلۀ 640 سال نوری ستارۀ ابط جوزا چندان خطری برای ما زمینی‌ها ایجاد نمی‌کند. این ستاره حتا اگر در قرن 14 میلادی هم انفجار کرده بود، ما هنوز نمی‌توانیم انفجار آن را ببینیم؛ زیرا 640 سال زمان می‌برد تا نور این انفجار به زمین برسد. با این که ستارۀ ابط جوزا یکی از ده ستارۀ درخشان در آسمان شب است، اما تنها 13 درصد از انرژی تولیدشده از آن توسط چشم انسان قابل رویت می‌باشد. اگر چشمان ما توانایی دیدن همه طیف‌های الکترومقناطیس به شمول فرو سرخ را می‌داشت، در آن صورت ستارۀ ابط جوزا از کل کیهان به جز خورشید پرنورتر دیده می‌شد. به گونه دیگر، می‌توانستیم این ستاره را حتا در روز ببینیم.

ستارۀ ابط جوزا در صورت فلکی جبار یا شکارچی، شانۀ راست شکارچی را نشان می‌دهد. این صورت فلکی در ماه‌های عقرب تا حوت بسیار به خوبی در آسمان افغانستان دیده می‌شود. (تصویر دوم)

این ستاره که 900 برابر خورشید است و اگر به جای خورشید در مرکز منظومۀ شمسی قرار می‌داشت، سیارۀ عطارد، زهره، زمین، مریخ و حتا کمربند سیارک‌ها در فاصلۀ 400 میلیون کیلومتر در درون ستارۀ ابط جوزا فرو می‌رفت. از سوی دیگر ابط جوزا یک ستاره تپنده است که با گذشت زمان قطر آن تغییر می‌کند، یعنی می‌تواند به مراتب بزرگ‌تر از اندازۀ فعلی خود شود. اما در اثر بادکردن و واکنش‌ها در هسته، این ستاره هر لحظه جرم خود را از دست می‌دهد و به مشکل می‌تواند لایه‌های بیرونی خود را به دور هسته نگه‌دارد. رصدهای مستقیم رادیویی نشان داد که جرم یا مواد تشکیل‌دهنده از سطح این ستارۀ پیر تا حدود 4.5 میلیارد کیلومتر -فاصلۀ نپتون از خورشید- در فضا پخش می‌شود.

 

اگر ستارۀ ابط جوزا را جایگزین خورشید کنیم. ​

یک نکته را به خاطر داشته باشید، وقتی شب به آسمان نگاه می‌کنید، شما در واقع به گذشته می‌نگرید. ما می‌دانیم که ستارۀ ابط جوزا با جرمی بین 12 تا 20 برابر خورشید، عمر طولانی ندارد و چنین ستارۀ سنگینی حدود 10 میلیون سال بیشتر عمر نمی‌کند. یعنی هر قدر یک ستاره پرجرم و سنگین باشد به همان میزان سوخت هسته‌یی خود را زودتر مصرف می‌کند و در نتیجه به مراتب درخشان‌تر از خورشید دیده می‌شود. ستارۀ ابط جوزا حدود 100 هزار بار درخشان‌تر از خورشید ماست و اکنون در مرحلۀ پایانی عمرش به صورت یک ستارۀ ابرغول سرخ دیده می‌شود. در این مرحله هستۀ ابط جوزا سیلیکون را به سلفر و بعد از آن به آهن، بعد به نیکل و بعد به کوبالت تبدیل می‌کند. مرحلۀ تبدیل‌کردن نیکل به کوبالت؛ نشان از آخرین دقایق عمر ابط جوزا دارد که بعد یک انفجار بسیار درخشان و پرانرژی به نام ابرنواختر رخ می‌دهد.

در این مرحله هرچند حرارت در هسته ابط جوزا بی‌نهایت داغ است ولی با وجود آن آهن، نیکل و کوبالت نمی‌توانند دیگر به عناصر سنگین‌تر تبدیل شوند. یعنی دیگر امکان تولید فشار و حرارت بیشتر از این وجود ندارد و در نتیجه تابش‌های جدید در مرکزی‌ترین قسمت هستۀ ستاره متوقف می‌شود. اما اثر جاذبه هنوز باقی‌ست و هستۀ ستاره فشرده و فشرده‌تر می‌شود و در نبود هم‌جوشی هسته یا تولید تابش، هسته ابط جوزا زیر فشار جاذبه از درون انفجار می‌کند. فشرده‌شدن بی‌نهایت زیاد باعث می‌شود که حرارت در مرکزی‌ترین قسمت هسته بالا برود، هستۀ مرکزی به مراتب متراکم یا سخت می‌شود و چنان فشاری را احساس می‌کند که قبلأ ممکن نبوده. وقتی هستۀ یک ستاره از چنین مرحلۀ اتصال شدید و بحرانی گذشت، هستۀ اتم‌ها در مرکز ستاره به یک‌باره‌گی واکنش هم‌جوشی فراری- runaway fusion reaction- را آغاز می‌کنند.

چنین اتفاق به انفجار ابرنواختری از نوع 2 منجر می‌شود. به زبان ساده‌تر، سقوط هسته‌ییِ یک ستاره، بی‌نهایت سنگین و پرجرم رخ می‌دهد. بعد از یک درخشش اولیه، ستارۀ ابط جوزا در چند هفته درخشان و درخشان‌تر و در نهایت میلیاردها بار درخشان‌تر از خورشید ما می‌شود. بعد برای چندین ماه در این حالت درخشنده‌گی باقی می‌ماند؛ زیرا کوبالت رادیو اکتیو و گازهای در حال پخش، باعث تابش درخشان نور ناشی از انفجار می‌شود.

تصویر چهارم

از قرن 11 تا 17 میلادی چندین انفجار ابرنواختری در کهکشان راه شیری رخ داده است، بعضی‌شان به حدی درخشان بوده که در جریان روز دیده شده‌اند. اما هیچ یک از این انفجار‌ها به اندازۀ ستاره ابط جوزا به ما نزدیک قرار نداشته‌اند.

در فاصلۀ 640 سال نوری، ستارۀ ابط جوزا از هر انفجار ابرنواختری که تا کنون بشر به ثبت رسانیده، نزدیک‌تر قرار دارد. اما با وجود آن، هنوز در حدی نیست که باعث ایجاد خطر برای ما در زمین شود. یعنی میدان مقناطیسی زمین می‌تواند به راحتی ذرات شارژدار این انفجار را دفع کند و تابش‌های پرانرژی انفجار هم تا زمان رسیدن به زمین چگالی یا مقدار خود را بسیار زیاد از دست می‌دهند.

ستاره‌ها در سیر تکامل خود تا مرحلۀ غول سرخ یک‌سان هستند، اما بعد از آن با توجه به میزان جرم یا مواد تشکیل‌دهنده، سرنوشت متفاوتی را در پیش می‌گیرند. ستاره‌های بزرگ‌تر از خورشید در انفجارهای ابرنواختری یا قوی‌تر حتا باعث ایجاد سیاه‌چال می‌شوند. (تصویر چهارم)

اما جذابیت این رخداد کیهانی در این است که بعد از انفجار ابرنواختری، ستارۀ ابط جوزا حتا در روز دیده می‌شود و از نظر درخشنده‌گی با ماه که دومین جرم تابناک در آسمان شب است، برابر خواهد بود. ابط جوزا که به گفتۀ بعضی از اخترشناسان به صورت یک هلال درخشان و به گفتۀ عده‌یی دیگر مانند یک ماه کامل درخشان دیده خواهد شد، برای مدت یک سال مهمان آسمان شب زمینیان می‌باشد و بعد آهسته‌آهسته کم‌نور و در نهایت از دید ما محو می‌شود.

اما هنوز کسی دقیق نمی‌داند که چه زمانی این انفجار اتفاق می‌افتد؟ برای یافتن پاسخ دقیق، باید یک تلسکوپ بی‌نهایت قوی نوترینو بسازیم تا بتوانیم طیف انرژی نوترینوهای تولیدشده در هستۀ این ستاره و نوع عنصری که در حال تولید است را اندازه‌گیری کنیم. برای معلومات شما نوترینوی یک ذره بی‌نهایت کوچک خنثا و تقریبأ بدون جرم است که در نتیجۀ هم‌جوشی هسته‌یی در دل یک ستاره یا در داخل راکتورهای هسته‌یی در زمین تولید می‌شود و تقریبأ با سرعت نور بدون ممانعت از درون هر نوع ماده عبور می‌کند.

شاید ستارۀ ابط جوزا مدت‌ها قبل انفجار کرده و نور این انفجار در راه است و روزی به زمین برسد که نه شما باشید، نه من.