چاپ سه‌بعدی ابرانفجار کهکشانی

محققان برای درک بهتر نحوه وقوع انفجار بین دو ستاره نزدیک، از فناوری چاپ سه‌بعدی برای شبیه‌سازی این پدیده استفاده کرده‌اند.

چاپ سه‌بعدی ابرانفجار کهکشانی

به گزارش ایسنا و به نقل از اسپیس، در سال 2014 منجمان متوجه شدند که یک سامانه ستاره‌ای دوقلو در فاصله 25 هزار سال نوری از زمین در پی یک انفجار مهیب دچار کاهش نور بسیار شدید شده است.

به گفته محققان، شدت این انفجار به اندازه انفجار 10 میلیون تریلیون (10 به توان 19) عدد بمب هیدروژنی بوده است.

این سامانه دوقلو که V745 Sco نام دارد، از یک ستاره غول سرخ و یک کوتوله سفید تشکیل شده است که زمانی که این دو ستاره در حال گردش به دور یکدیگر هستند، مواد در آن در حال کشیده شدن از غول سرخ به سمت کوتوله سفید هستند.

غول سرخ یک ستاره بزرگ و درخشان است که در مرحله دوم عمرش به سر می‌برد، همجوشی هسته‌ای در لایه بیرونی مرکز این ستاره اتفاق می‌افتد.

هسته این ستارگان بسیار فشرده از جنس هلیوم است و دمای سطح آنها کمتر از ستارگانی است که مرحله اول عمرشان را می‌گذرانند (حدود ۵۰۰۰ درجه سانتی‌گراد).

یک ستاره بعد از چند میلیارد سال برای واکنش‌های همجوشی هسته‌ای هیدروژن کافی در هسته‌اش ندارد. در عوض هلیوم‌های باقی‌مانده از واکنش‌های قبلی در هسته ستاره مانده، در لایه‌های بیرونی ستاره هنوز مقداری هیدروژن موجود است، ولی به مقدار کافی گرم نیستند تا در واکنش هسته‌ای شرکت کنند.

بنابراین به دلیل عدم سوخت، ستاره شروع به سرد شدن و کوچک شدن می‌کند؛ لایه‌های بیرونی ستاره بر اثر جاذبه به سمت هسته کشیده می‌شوند و همین‌طور گرم‌تر می‌شوند، بخش بیرونی ستاره به قدر کافی گرم می‌شود تا فرایند همجوشی هسته‌ای را شروع کند، لذا ستاره منبع انرژی جدیدی می‌یابد سپس پوسته ستاره شروع به سوختن می‌کند و گرمای تولیدشده باعث منبسط شدن ستاره می‌شود که "غول سرخ" نامیده می‌شود.

در ۵ الی ۶ میلیارد سال آینده، خورشید تمام سوخت هیدروژن موجود در هسته خود را مصرف می‌کند و شروع به منبسط شدن می‌کند. در بزرگترین حالت، سطح آن به حدود مدار فعلی زمین خواهد رسید. سپس خورشید اتمسفر خود را به طور کامل از دست می‌دهد؛ لایه‌های بیرونی یک سحابی سیاره‌ای و هسته یک کوتوله سفید را تشکیل می‌دهد.

تکامل خورشید در مرحله "غول سرخ" به طور کامل مدل‌سازی شده است، اما هنوز مشخص نیست که آیا خورشید زمین را خواهد بلعید یا اینکه زمین در مدار خود باقی خواهد ماند. عدم اطمینان در این مورد به این دلیل است که خورشید درحالی که هیدروژن را می‌سوزاند، جرم خود را به تدریج از دست می‌دهد و در نتیجه گرانش آن نیز کمتر شده و باعث می‌شود در طی چند میلیارد سال آینده مدار زمین (و بقیه سیارات منظومه شمسی) به مدار دورتری منتقل شود و زمین از خورشید فاصله بیشتری بگیرد. همچنین عدم قطعیتی در مورد محاسبه مدار سیارات در ۵ الی ۶ میلیارد سال آینده وجود دارد، بنابراین سرنوشت زمین به خوبی مشخص نیست.

در درخشانترین حالت، خورشید "غول سرخ" چند هزار بار درخشان‌تر از امروز خواهد بود، اما دمای سطح آن حدود نیمی از دمای فعلی خواهد بود. در فاز "غول سرخ"، خورشید به قدری درخشنده خواهد شد که تمام آب موجود روی زمین را به درون فضا تبخیر می‌کند و زمین دیگر قادر به پشتیبانی از حیات نخواهد بود.

در طی زندگی یک ستاره، در دوران پیری برخی از ستارگان که از حد ۱٫۴جرم خورشید پر جرم‌تر باشند، به "ستاره نوترونی" و یا "سیاهچاله" (۳برابر جرم خورشید) و اگر از این حد کم جرم‌تر باشند، به "کوتوله سفید" تبدیل می‌شوند.

کوتوله‌های سفید اجسامی هستند بسیار کوچک که شعاع آنها بسیار نزدیک به یک صدم شعاع خورشید در حدود شعاع زمین است. چون جرم کوتوله‌های سفید تقریباً معادل جرم خورشید است، در نتیجه چگالی آنها باید در حدود ۱۰۰۳ برابر آب یا حدود یک میلیون برابر چگالی خورشید باشد.

کوتوله سفید نسبت به خورشید بسیار کوچک است، ولی به اندازه خورشید جرم دارد. یعنی یک فنجان از کوتوله سفید باید ۱۰۰ تن وزن داشته باشد. مقدار جاذبه سطحی در سطح کوتوله‌های سفید نیز بسیار زیاد است و حدود ۱۰۰ میلیارد برابر گرانش زمین است.

ماده تشکیل دهنده کوتوله‌های سفید به اندازه‌ای به هم فشرده است که یک فنجان از آن صدها تن وزن دارد، کوتوله‌های سفید که تعدادشان در کهکشان ما نسبتاً زیاد است، آخرین مرحله تکامل بسیاری از ستاره‌ها هستند. ستاره‌هایی که جرمشان تقریباً معادل جرم خورشید (۱٫۴ جرم خورشید) و یا کمتر از آن است به احتمال زیاد همگی به کوتوله سفید تبدیل می‌شوند. این اصطلاح برای توصیف مرحله‌ای از تکامل ستاره‌ای به کار می‌رود که ستاره پس از تبدیل شدن به "غول سرخ"، در آن مرحله از انقباض باز می‌ایستد. در مرحله "کوتوله سفید"، ماده ستاره‌ای فشرده می‌شود و به جسمی کم نور، به اندازه‌ای بسیار کوچک، به بزرگی زمین، تبدیل می‌شود. از آنجا که ستاره دیگر هیچ منبعی برای تولید انرژی ندارد، سرد می‌شود. پس یک کوتوله سفید، ستاره‌ای است که دیگر سوخت هسته‌ای‌اش تمام شده و در نتیجه بسیار فشرده و کوچک می‌شود. چنین ستارگانی بسیار داغ هستند، ولی آهسته آهسته دمای خود را از دست می‌دهند.

از روی فاصله و نورانیت ظاهری اندازه‌گیری شده کوتوله‌های سفید، محاسبه درخشندگی حقیقی آن‌ها امکان‌پذیر است. کوتوله‌های سفید ستاره‌های بسیار کم نوری هستند، برای مثال می‌توان به منظومه "شباهنگ" و همدم کوتوله سفیدش اشاره کرد. شباهنگ یک ستاره معمولی است و نورانی‌ترین ستاره آسمان است. اما همدم کوتوله سفید آن ۱۰ قدر کم نورتر است و آن را جز با تلسکوپ در شرایط مناسب نمی‌توان دید.

محققان دانشگاه پالرموی ایتالیا با همکاری محققان دانشگاه هاروارد با استفاده از داده‌های رصدخانه فضایی اشعه ایکس "چاندرا"(Chandra) که متعلق به "سازمان فضایی آمریکا"(ناسا) است، موفق شدند اطلاعات زیادی در رابطه با این انفجار عظیم به دست بیاورند که در طی این بررسی‌ها یک اتفاق عجیب نظر آنها را به خود جلب کرد.

محققان متوجه شدند که پس از وقوع انفجار حجم زیادی از مواد ناشی از این انفجار به سمت زمین پرتاب شده است و به همین دلیل رصد آن با جزئیات مناسب انجام شده است و برای روشن شدن بهتر جزئیات محققان با استفاده از داده‌های رایانه‌ای اقدام به چاپ یک مدل سه‌بعدی از این انفجار کردند.

در این مدل، یک دیسک بزرگ از گازهای ناشی از انفجار در مدار استوای این دو ستاره تشکیل شده است که گازهای آن سردتر از بقیه گازها هستند.

از این انفجار یک حلقه بسیار داغ از اشعه ایکس در مدار این دو ستاره تشکیل شده است که جاذبه کوتوله سفید مانع از پراکنده شدن آن شده است.

نکته دیگری که محققان به آن دست یافته‌اند، این است که میزان انتشار مواد در پی این انفجار کمتر از مقدار معمول است که نشان می‌دهد همچنان ماده و انرژی مورد نیاز برای انفجارهای بیشتر در این سامانه باقی مانده است.

نتایج این تحقیق در اعلانات ماهیانه  Royal Astronomical Society منتشر شده است.

منبع :

پاسخ تلفنی به سوالات شما
پاسخ تلفنی به سوالات مشاوره ای و آموزشی شما

باسخ به سوالات شما در زمینه مشاوره کارنامه و هدف گذاری برای آزمون ها ، شروع مطالعه برای کنکور 97 ، روش درس خواندن ، مدیریت منابع و تکمیل ظرفیت کنکور 96 و ...

از طریق تلفن ثابت در سراسر کشور بدون پیش شماره
با شماره 9099071219 تماس بگیرید
ساعت پاسخگویی از 8 صبح تا 12 شب