باروری فضا
سحابی خرچنگ از انفجار یک ستاره در 1000 سال پیش بوجود آمده است. ولی این انفجار ستاره ای چیست؟
انفجاری بینهایت عظیم!!
آهن، فراوانترین عنصر زمین، یک عنصر خالص است، نه فقط به این خاطر که ما برای ساختن همه چیز از آن استفاده می کنیم، بلکه به خاطر این که باعث ایجاد تغییر در سیر تکاملی آن دسته از ستارگان کمیابی که جرمی حدود 8 برابر خورشید دارند، می شود. چنین ستارگانی در مقیاس کیهانی، زندگی کوتاهی دارند یعنی فقط چند میلیون سال زندگی می کنند، که برای کل کیهان فقط یک لحظه به حساب می آید.
وقتی که قسمت مرکزی ستاره سنگین در طی مراحل فعالیت هسته ای خود، به مرحله ای می رسد که مقدار زیادی آهن در آن بوجود می آید، دیگر هیچ واکنش هسته ای گرمازایی وجود ندارد که بتواند انرژی تولید کند. در واقع واکنش هسته ای مربوط به آهن دیگر گرمازا نیست. به همین علت است که آهن یک عنصرخاص در فرایندهای ستاره ای است.
همانطور که می دانید، نیروی جاذبه باعث می شود که ستاره به درون خودش فروبریزد، ولی انرژی هسته ای درون ستاره، جلوی این نیروی جاذبه را می گیرد و در نتیجه ستاره به تعادل می رسد.
پس وقتی هسته ی ستاره ی پرجرم، آهن تولید می کند، دچار فقدان منبعی از انرژی است، که فشار رو به بیرون لازم را برای تعادل فراهم کند. بنابراین ستاره، در درون خود فرو می ریزد. در طی چند ثانیه تمام نیروی جلوگیری کننده از فرو ریختن از بین می رود، به عبارت دیگر تمام ترمزها می بُرند. در چند لحظه، در حالی که ستاره در حال فروریختن به درون خود است، دما به صورت بی سابقه ای بالا می رود و منجر می شود به فلاش زدن نهایی ستاره. در همین حال ماده ی مرکزی در حدود یک میلیون برابر فشرده تر می شود تا به چگالی فوق العاده ای برسد. پروتونها و الکترونها در درون هسته ی اتم ترکیب می شوند تا نوترونها را خلق کنند.
در جریان این واکنش، نوترینوهای پرسرعتی در مقادیر بسیار بالا تولید می شوند. وقتی که ماده ی ستاره ای در اطراف مرکز به این چگالی خارق العاده می رسد - میلیاردها بار چگالتر از هسته ی زمین - فشار بسیار زیاد نوترینوها کمک می کند تا لایه ی خارجی ستاره ی در حال مرگ، با سرعتی زیاد نزدیک به سرعت نور به بیرون هل داده شود. و ستاره، در یک انفجار دیوانه کننده خودش را به بیرون می دمد! یکی از پر انرژی ترین رویدادهایی که در جهان ما رخ می دهد! در طی چند روز درخشش این ستاره حدود 100 میلیون بار بیشتر می شود. این انفجار از فواصل بسیار دور قابل رؤیت است. لایه ی خارجی ستاره، پوسته ای را تشکیل می دهد که با سرعت میلیونها مایل بر ساعت از مرکز به بیرون حرکت می کند و منطقه در حال انبساطی را ایجاد می کند که باقیمانده ی ستاره را در بر می گیرد. با این سرعت مسافرت از خورشید به زمین فقط چند ساعت طول می کشد.
ساختن عناصر سنگین تر از آهن
در ثانیه های اول انفجار، پروتونها و نوترونهای پرانرژی با اتمهای سبکی که در طی حیات ستاره شکل گرفته اند، برخورد می کنند و در طی چند لحظه ی کوتاه تمام عناصر سنگین تر از آهن در جدول تناوبی را می سازند که شامل پلاتین، طلا و ایریدیوم می باشد. به خاطر این روشی بی نظیر برای ساختن این عناصر سنگین، میانگین فراوانی این عناصر خیلی کمتر از عناصر سبکتر است. بعضی از عناصری که در این انفجار نهایی شکل می گیرند، اتمهای رادیواکتیوی هستند که عمر
طولانی دارند: اورانیم، توریم و پتاسیم. نیمه عمر میلیاردی این عناصر، به این معنی است که بعد از شکل گیری منظومه های سیاره ای از همین عناصر، در زمانهای آینده، باز هم در مقادیر قابل توجهی یافت خواهند شد و انرژی ذخیره شده شان را مقیاس زمانی ای که بوسیله ی نیمه ی عمرشان تعیین می شود، آزاد می کند. این انرژی باعث گرم کردن سیاره ای مثل زمین می شود و آن را وادار به تغییرات ژئوفیزیکی می کند. انفجار ابرنواختری جرم زیادی را به فضای میان ستاره ای بر می گرداند که حالا دیگر از ماده ای ساخته شده که با عناصر سنگین غنی شده است. البته شما، هم اکنون به طلا و پلاتین در میان جواهراتتان از نظری دیگر نگاه می کنید. این فلزات گرانند چون کمیاب و زیبا هستند.
اما آنچه باید به آن بها دهید این فکر است که این چیزی که هم اکنون در دستتان نگه داشته اید، بیش از 5 میلیارد سال پیش در انفجار یک ستاره غول پیکر در جایی از کهکشان ما شکل گرفته است.
ترجمه:
علیرضا حسینی
ویرایش و ترجمه:
ا.م.گمینی
منبع:
D.R.Altschuler, Children of the stars, 2002, pp 26-34