انفجار النجوم القزمة البيضاء في نهاية أعمارها قد يشابه انفجار القنبلة النووية

من كان يعرف بأن هناك ما يجمع بين موت النجوم والانفجارات النووية؟

إن انفجار النجوم القزمة البيضاء في نهاية أعمارها انفجار مستعر أعظم، يشبه بعنفه انفجار القنبلة النووية على الأرض وفق دراسة جديدة.

الأقزام البيضاء

القزم الأبيض هو لب معتم ومتلاشي لنجم ميت بحجم الأرض، يتبقى من النجوم متوسطة الحجم بعد أن تستنفد وقودها كله وتخسر طبقتها الخارجية. وشمسنا مثلاً ستصبح ذات يوم قزماً أبيض، وكذلك ٩٠٪ من نجوم المجرة.

وقد وجدت الدراسات السابقة بأن الأقزام البيضاء يمكن أن تموت بانفجار نووي يعرف باسم انفجار المستعر الأعظم نمط ١- أ. ويبقى الكثير مجهولاً حول ما يثير هذه الانفجارات، ولكن أشارات أبحاث سابقة أنها قد تحدث عندما يكتسب قزم أبيض وقوداً إضافياً من النجم الآخر في نظام ثنائي، وقد يكون ذلك بتصادمهما. وفي المقابل فإن النمط ٢ من انفجارات المستعر الأعظم يحدث عندما يموت نجم منفرد وينهار على نفسه.

البحث الجديد

يشير الباحثون الآن إلى طريقة أخرى ربما تحدث بها انفجارات المستعر الأعظم من النمط ١- أ، وهي أن القزم الأبيض ينفجر مثلما تنفحر قنبلة نووية.

وأثناء تبرد القزم الأبيض، يكون ضمن لبه اليورانيوم وغيره من العناصر الثقيلة والنشطة إشعاعياً المعروفة باسم بلورات الأكتينيدات.

وأحياناً يحدث انشطار نووي عفوي لذرات هذه العناصر لتنقسم إلى أجزاء أصغر. ويمكن لأحداث التفكك الإشعاعي هذه أن تحرر الطاقة والجسيمات دون الذرية كالنيوترونات، التي يمكنها أن تفكك الذرات القريبة.

وإذا تجاوزت كمية الأكتينيدات ضمن لب القزم الأبيض كتلة حرجة، يمكنها أن تحدث تفاعل انشطار نووي متسلسل انفجاري وجامح. وهذا التفجر يمكن أن يثير اندماجاً نووياً، تتحد فيه النوى لتكوين كميات ضخمة من الطاقة.
ويذكر أن القنبلة الهدروجينية تستعمل الأسلوب ذاته، أي استخدام تفاعل نووي انشطاري متسلسل لإطلاق انفجار اندمج نووي.

ماذا وجد الباحثون؟

وجدت حسابات الباحثين والنمذجات الحاسوبية أن كتلة حرجة من اليورانيوم يمكنها بالفعل أن تتبلور من مزيج العناصر التي توجد في العادة في لب الأقزام البيضاء التي تتبرد.

ووجد العلماء أنه إذا انفجر هذا اليورانيوم نتيجة تفاعل انشطار نووي متسلسل، فإن الحرارة والضغط الناتجين في لب القزم الأبيض يمكن أن يكونا مرتفعين بما يكفي لإثارة اندماج عناصر أخف كالكربون والأوكسجين، وينتج عن ذلك انفجار مستعر أعظم.

يقول المؤلف المشارك بالدراسة تشارلز هورويتز، وهو عالم فيزياء نووية فضائية من جامعة إنديانا: إن شروط بناء وتفجير قنبلة هدروجينية صعبة جداً، وتفاجأت بأن هذه الشروط قد توجد طبيعياً بصورة مرضية في قلب قزم أبيض شديد الكثافة. وإذا صح الأمر فهو يقدم طريقة جديدة كلياً للتفكير بانفجارات المستعرات العظمى الحرارية النووية، وربما غيرها من الانفجارات الفضائية.

ما الانفجارات التي تفسرها الدراسة؟

إذاً، كم من انفجارات المستعرات العظمى من النمط ١- أ  التي تفسرها هذه الدراسة؟ ربما نصفها وفق تعبير هورويتز.

وتحديداً قد تفسر هذه النتائج الجديدة انفجارات المستعرات العظمى من النمط ١-أ التي تحدث خلال مليار سنة من تشكل القزم الأبيض، إذ لا يكون كل اليورانيوم الموجود فيها قد تفكك إشعاعياً.
أما في الأقزام البيضاء الأكبر عمراً، ربما تحدث انفجارات المستعرات العظمى عبر اندماج قزمين أبيضين.

الأبحاث المستقبلية

قد تشمل الأبحاث المستقبلية تشغيل نماذج محاكاة حاسوبية لتحديد فيما إذا كانت تفاعلات الانشطار المتسلسلة في الأقزام البيضاء تستطيع إثارة اندماج نووي، وكيفية حدوث ذلك.
فهناك الكثير من العمليات الفيزيائية التي تحدث أثناء الانفجار، لذلك هناك الكثير من الأمور المحتملة المجهولة.

ومثل هذا العمل قد يكشف عن طرق لرصد فيما إذا كان أي نوع من انفجارات المستعرات العظمى من النمط ١- أ حدثت أم لم تحدث نتيجة هذه الآلية التي اكتشفت حديثاً. وقد نشرت تفاصيل الدراسة في ٢٩ آذار الماضي في مجلة فيزيكال ريفيو ليترز.

ملخص المقال

تقول دراسة جديدة بأن انفجار النجوم القزمة البيضاء في نهاية أعمارها يشبه انفجار القنبلة النووية.

إذ يكون في لب القزم الأبيض عناصر نشطة إشعاعياً، يحدث لها أحياناً انشطار عفوي. وقد ينتج عن ذلك في النهاية اندماج نووي، فيحدث انفجار مستعر أعظم.
والأبحاث القادمة ستكشف إذا حدثت مثل هذه الانفجارات نتيجة هذه الآلية أم لا.

المصدر

هنا