المستعر الأعظم من النوع الثاني

البقايا المتوسعة للمستعر الأعظم SN 1987A ، وهو مستعر أعظم من النوع الثاني غريب  في سحابة ماجلان الكبرى . صورة من وكالة ناسا .

المستعر الأعظم من النوع  الثاني ( SNII) [ 1 ] (جمعها: مستعرات عظمى ) ينتج عن انفجار عنيف لنجم ضخم عقب انهيار سريع لنواته. يجب أن تكون كتلة النجم ثمانية أضعاف كتلة الشمس ( M☉ ) على الأقل، ولكن ليس أكثر من 40 إلى 50 ضعفًا، حتى يحدث هذا النوع من الانفجار. [ 2 ]  تتميز المستعرات العظمى من النوع الثاني عن الأنواع الأخرى بوجود الهيدروجين في أطيافها . وعادةً ما تُرصد في الأذرع الحلزونية للمجرات وفي مناطق الهيدروجين المتأين (H II ) ، ولكن ليس في المجرات الإهليلجية ؛ إذ تتكون هذه الأخيرة عمومًا من نجوم قديمة منخفضة الكتلة، مع قلة من النجوم الشابة الضخمة جدًا اللازمة لإحداث مستعر أعظم.

تُنتج النجوم الطاقة من خلال الاندماج النووي للعناصر. وعلى عكس الشمس، تمتلك النجوم الضخمة الكتلة اللازمة لدمج عناصر ذات كتلة ذرية أكبر من الهيدروجين والهيليوم، وإن كان ذلك عند درجات حرارة وضغوط متزايدة ، مما يؤدي إلى تقصير أعمارها. ويكفي ضغط انحلال الإلكترونات والطاقة الناتجة عن تفاعلات الاندماج هذه لموازنة قوة الجاذبية ومنع النجم من الانهيار، والحفاظ على توازنه. يدمج النجم عناصر ذات كتل متزايدة، بدءًا من الهيدروجين ثم الهيليوم ، وصولًا إلى العناصر الأعلى في الجدول الدوري حتى يتكون لب من الحديد والنيكل . لا ينتج عن اندماج الحديد أو النيكل طاقة صافية، لذا لا يمكن أن يحدث المزيد من الاندماج، مما يجعل لب الحديد والنيكل خاملًا. ونظرًا لعدم وجود طاقة ناتجة تُولّد ضغطًا حراريًا خارجيًا، ينكمش اللب بفعل الجاذبية حتى يصبح وزن النجم قادرًا على تحمله بشكل كبير بفضل ضغط انحلال الإلكترونات.

عندما تتجاوز الكتلة المضغوطة للنواة الخاملة حد تشاندراسيكار البالغ حوالي 1.4 كتلة شمسية ، يصبح انحلال الإلكترونات غير كافٍ لمقاومة الضغط الناتج عن الجاذبية. يحدث انهيار كارثي للنواة في غضون ثوانٍ. وبدون دعم النواة الداخلية المنكمشة، تنهار النواة الخارجية إلى الداخل تحت تأثير الجاذبية وتصل سرعتها إلى 23% من سرعة الضوء ، ويرفع الضغط المفاجئ درجة حرارة النواة الداخلية إلى 100 مليار كلفن . تتشكل النيوترونات والنيوترينوات عبر تحلل بيتا العكسي ، مطلقةً حوالي 10⁴⁶ جول (100 جول ) في دفقة مدتها عشر ثوانٍ. يتوقف انهيار النواة الداخلية بفعل قوة التنافر النووي وانحلال النيوترونات ، مما يتسبب في ارتداد الانهيار إلى الخارج. طاقة هذه الموجة الصدمية المتوسعة كافية لتفتيت المادة النجمية العلوية وتسريعها إلى سرعة الإفلات، مما يُشكل انفجارًا نجميًا هائلًا. تتلاشى الموجة الصدمية ودرجة الحرارة والضغط المرتفعان للغاية بسرعة، لكنهما يستمران لفترة كافية تسمح بفترة وجيزة يتم خلالها إنتاج عناصر أثقل من الحديد. [ 3 ] اعتمادًا على الكتلة الأولية للنجم، تُشكل بقايا النواة نجمًا نيوترونيًا أو ثقبًا أسود . وبسبب الآلية الكامنة وراء ذلك، يُوصف المستعر الأعظم الناتج أيضًا بأنه مستعر أعظم ناتج عن انهيار النواة.    

توجد عدة فئات من  انفجارات المستعرات العظمى من النوع الثاني، وتُصنّف بناءً على منحنى الضوء الناتج - وهو رسم بياني يوضح اللمعان مقابل الزمن - بعد الانفجار.  تُظهر المستعرات العظمى من النوع الثاني-L انخفاضًا ثابتًا ( خطيًا ) في منحنى الضوء بعد الانفجار، بينما  تُظهر المستعرات العظمى من النوع الثاني-P فترة انخفاض أبطأ (هضبة) في منحنى الضوء، تليها فترة اضمحلال طبيعي. أما المستعرات العظمى من النوعين الأول ب والثاني ج فهي نوع من المستعرات العظمى الناتجة عن انهيار النواة لنجم ضخم فقد غلافه الخارجي من الهيدروجين (  والهيليوم في حالة النوع الأول ج). ونتيجة لذلك، تبدو هذه المستعرات وكأنها تفتقر إلى هذين العنصرين.

تشكيل

طبقات تشبه البصل لنجم ضخم متطور قبيل انهيار نواته. (ليس وفقًا للمقياس.)

تتطور النجوم التي تفوق كتلتها كتلة الشمس بكثير بطرق معقدة. ففي قلب النجم، يندمج الهيدروجين ليتحول إلى هيليوم ، مطلقًا طاقة حرارية تسخن قلب النجم وتوفر ضغطًا خارجيًا يدعم طبقات النجم ضد الانهيار - وهي حالة تُعرف بالتوازن النجمي أو التوازن الهيدروستاتيكي . ويتراكم الهيليوم المُنتج في القلب هناك. ولا تكون درجات الحرارة في القلب مرتفعة بما يكفي بعدُ لتسبب اندماجه. وفي النهاية، مع استنفاد الهيدروجين في القلب، يبدأ الاندماج في التباطؤ، وتتسبب الجاذبية في انكماش القلب. ويرفع هذا الانكماش درجة الحرارة إلى مستوى يسمح بمرحلة أقصر من اندماج الهيليوم، والتي تُنتج الكربون والأكسجين ، وتمثل أقل من 10% من إجمالي عمر النجم.

في النجوم التي تقل كتلتها عن ثمانية أضعاف كتلة الشمس، لا يندمج الكربون الناتج عن اندماج الهيليوم، ويبرد النجم تدريجيًا ليصبح قزمًا أبيض . [ 4 ] [ 5 ] إذا تراكمت عليها كتلة إضافية من نجم آخر، أو من مصدر آخر، فقد تتحول إلى مستعر أعظم من النوع Ia . لكن النجوم الأكبر حجمًا تمتلك كتلة كافية لمواصلة الاندماج بعد هذه المرحلة.

تُنتج لبّات هذه النجوم الضخمة مباشرةً درجات الحرارة والضغوط اللازمة لبدء اندماج الكربون في اللبّ عندما ينكمش النجم في نهاية مرحلة احتراق الهيليوم. يصبح اللبّ تدريجيًا مُتراكبًا كالبصل، حيث تتراكم نوى ذرية أثقل تدريجيًا في المركز، مع طبقة خارجية من غاز الهيدروجين، تُحيط بطبقة من الهيدروجين تندمج لتكوين الهيليوم، تُحيط بطبقة من الهيليوم تندمج لتكوين الكربون عبر عملية ألفا الثلاثية ، تُحيط بطبقات أخرى تندمج لتكوين عناصر أثقل تدريجيًا. مع تطور نجم بهذا الحجم، يمر بمراحل متكررة يتوقف فيها الاندماج في اللبّ، وينهار اللبّ حتى يصبح الضغط ودرجة الحرارة كافيين لبدء المرحلة التالية من الاندماج، فيُعاد إشعاله لإيقاف الانهيار. [ 4 ] [ 5 ]

مراحل الاندماج النووي التي تحرق النواة لنجم كتلته 25 كتلة شمسية
عمليةالوقود الرئيسيالمنتجات الرئيسية25 مليون نجمة [ 6 ] 
درجة الحرارة ( كلفن )الكثافة (جم/ سم³ )مدة
احتراق الهيدروجينهيدروجينالهيليوم7 × 10 71010 سنوات و7  سنوات
عملية ألفا الثلاثيةالهيليومالكربون ، الأكسجين2 × 10 8200010 سنوات و6  سنوات
عملية احتراق الكربونالكربونNe ، Na ، Mg ، Al8 × 10 810 6ألف  عام
عملية احتراق النيوننيونيا إلهي1.6 × 10 910 73  سنوات
عملية احتراق الأكسجينالأكسجينSi ، S ، Ar ، Ca1.8 × 10 910 70.3  سنة
عملية حرق السيليكونالسيليكونالنيكل (يتحلل إلى حديد )2.5 × 10 910 85  أيام

انهيار النواة

العامل المحدد لهذه العملية هو كمية الطاقة المنبعثة من خلال الاندماج، والتي تعتمد على طاقة الربط التي تُبقي هذه النوى الذرية متماسكة. تُنتج كل خطوة إضافية نوى أثقل تدريجيًا، تُطلق طاقة أقل تدريجيًا عند اندماجها. بالإضافة إلى ذلك، بدءًا من احتراق الكربون ، يصبح فقدان الطاقة عبر إنتاج النيوترينو كبيرًا، مما يؤدي إلى معدل تفاعل أعلى مما كان سيحدث لولا ذلك. [ 7 ] يستمر هذا حتى يتم إنتاج النيكل-56 ، الذي يتحلل إشعاعيًا إلى كوبالت-56 ثم حديد-56 على مدار بضعة أشهر. نظرًا لأن الحديد والنيكل يمتلكان أعلى طاقة ربط لكل نيوكليون من بين جميع العناصر، [ 8 ] لا يمكن إنتاج الطاقة في النواة عن طريق الاندماج، وتنمو نواة من النيكل والحديد. [ 5 ] [ 9 ] تخضع هذه النواة لضغط جاذبية هائل. ولعدم وجود اندماج لرفع درجة حرارة النجم أكثر لدعمه ضد الانهيار، فإنه مدعوم فقط بضغط انحلال الإلكترونات . في هذه الحالة، تكون المادة كثيفة للغاية لدرجة أن المزيد من الانضغاط يتطلب من الإلكترونات أن تشغل نفس مستويات الطاقة . ومع ذلك، فإن هذا ممنوع بالنسبة للجسيمات الفرميونية المتطابقة ، مثل الإلكترون - وهي ظاهرة تُعرف باسم مبدأ استبعاد باولي .

عندما تتجاوز كتلة اللب حد تشاندراسيكار البالغ حوالي 1.4 كتلة شمسية ، لا يعود ضغط الانحلال قادرًا على دعمه، فيحدث انهيار كارثي. [ 10 ] تصل سرعة الجزء الخارجي من اللب إلى تبلغ سرعة اللب 70,000 كم  (23% من سرعة الضوء ) أثناء انهياره نحو مركز النجم. [ 11 ] يسخن اللب المتقلص بسرعة، منتجًا أشعة غاما عالية الطاقة تُفكك نوى الحديد إلى نوى هيليوم ونيوترونات حرة عبر التفكك الضوئي . مع ازدياد كثافة اللب ، يصبح اندماج الإلكترونات والبروتونات عبر تحلل بيتا العكسي مُفضلاً من الناحية الطاقية ، مُنتجًا نيوترونات وجسيمات أولية تُسمى النيوترينوات . نظرًا لأن النيوترينوات نادرًا ما تتفاعل مع المادة العادية، فإنها تستطيع الهروب من اللب، حاملةً معها الطاقة ومُسرّعةً الانهيار، الذي يحدث خلال فترة زمنية تُقاس بالمللي ثانية. عندما ينفصل اللب عن الطبقات الخارجية للنجم، تمتص الطبقات الخارجية للنجم بعضًا من هذه النيوترينوات، مُسببةً انفجار المستعر الأعظم. [ 12 ]

في  المستعرات العظمى من النوع الثاني، يتوقف الانهيار في نهاية المطاف بفعل تفاعلات التنافر قصيرة المدى بين النيوترونات، والتي تتوسطها القوة النووية القوية ، بالإضافة إلى ضغط انحلال النيوترونات، بكثافة مماثلة لكثافة نواة الذرة. عند توقف الانهيار، ترتد المادة المتساقطة، مُحدثةً موجة صدمية تنتشر للخارج. تعمل طاقة هذه الصدمة على تفكيك العناصر الثقيلة داخل النواة. هذا يقلل من طاقة الصدمة، مما قد يُوقف الانفجار داخل النواة الخارجية. [ 13 ]

تتميز مرحلة انهيار النواة بكثافة وطاقة عاليتين لدرجة أن النيوترينوات وحدها هي القادرة على الإفلات. وعندما تتحد البروتونات والإلكترونات لتكوين النيوترونات عبر عملية أسر الإلكترون ، ينتج نيوترينو إلكتروني. في  مستعر أعظم من النوع الثاني، تبلغ درجة حرارة النواة النيوترونية المتكونة حديثًا حوالي 100  مليار كلفن ، أي ما يعادل 10⁴ ضعف درجة حرارة نواة الشمس. يجب التخلص من جزء كبير من هذه الطاقة الحرارية لتكوين نجم نيوتروني مستقر، وإلا ستتبخر النيوترونات. ويتحقق ذلك من خلال إطلاق المزيد من النيوترينوات. [ 14 ] تتشكل هذه النيوترينوات "الحرارية" على هيئة أزواج نيوترينو-مضاد نيوترينو من جميع الأنواع ، ويبلغ مجموعها أضعاف عدد نيوترينوات أسر الإلكترون. [ 15 ] تعمل آليتا إنتاج النيوترينو على تحويل طاقة الوضع التثاقلية للانهيار إلى دفقة نيوترينو مدتها عشر ثوانٍ، مطلقةً حوالي 1046 جول (100 جول ). [ 16 ] 

من خلال عملية غير مفهومة تمامًا، يُعاد امتصاص حوالي 1%، أو 10⁴⁴  جول (1  فو)، من الطاقة المنبعثة (على شكل نيوترينوات ) بواسطة الصدمة المتوقفة، مما يُنتج انفجار المستعر الأعظم. [ 13 ] رُصدت نيوترينوات ناتجة عن مستعر أعظم في حالة المستعر الأعظم 1987A ، مما دفع علماء الفيزياء الفلكية إلى استنتاج أن نموذج انهيار النواة صحيحٌ أساسًا. رصدت أجهزة كاميوكاندي 2 و IMB المائية نيوترينوات مضادة ذات أصل حراري، [ 14 ] بينما رصد جهاز باكسان القائم على الغاليوم -71 نيوترينوات ( عدد الليبتون = 1) إما ذات أصل حراري أو ناتج عن التقاط الإلكترون.

داخل نجم ضخم متطور: (أ)  تخضع الطبقات المتراصة من العناصر لعملية اندماج نووي، مُشكّلةً نواة من النيكل والحديد؛ (ب)  تصل هذه النواة إلى كتلة تشاندراسيكار وتبدأ بالانهيار. (ج)  ينضغط الجزء الداخلي من النواة إلى نيوترونات، (د)  مما يتسبب في ارتداد المادة المتساقطة وتشكيل جبهة صدمة تنتشر للخارج (باللون الأحمر). (هـ)  تبدأ الصدمة بالتوقف، لكنها تُعاد تنشيطها بفعل تفاعل النيوترينو. (و)  تُقذف المادة المحيطة بعيدًا، ولا يتبقى سوى بقايا متحللة.

عندما تقل كتلة النجم الأصلي عن 20 كتلة شمسية تقريبًا - اعتمادًا على قوة الانفجار وكمية المادة المتساقطة - يكون المتبقي المتدهور من انهيار النواة نجمًا نيوترونيًا . [ 11 ] أما إذا تجاوزت هذه الكتلة، فينهار المتبقي ليشكل ثقبًا أسود . [ 5 ] [ 17 ] تبلغ الكتلة الحدية النظرية لهذا النوع من سيناريوهات انهيار النواة حوالي 40-50 كتلة شمسية . يُعتقد أن النجم الذي تتجاوز كتلته هذه الكتلة ينهار مباشرةً إلى ثقب أسود دون أن يُحدث انفجارًا مستعرًا أعظميًا، [ 18 ] على الرغم من أن عدم اليقين في نماذج انهيار المستعرات العظمى يجعل حساب هذه الحدود غير دقيق.  

النماذج النظرية

النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات هو نظرية تصف ثلاثة من التفاعلات الأساسية الأربعة المعروفة بين الجسيمات الأولية التي تُكوّن المادة . تسمح هذه النظرية بالتنبؤ بكيفية تفاعل الجسيمات في ظل ظروف متعددة. تتراوح طاقة الجسيم الواحد في المستعر الأعظم عادةً بين 1 و150 بيكو جول (عشرات إلى مئات الميغا إلكترون فولت ). [ 19 ] طاقة الجسيم الواحد في المستعر الأعظم صغيرة بما يكفي لجعل التنبؤات المستمدة من النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات صحيحة بشكل أساسي. لكن الكثافات العالية قد تتطلب تعديلات على النموذج القياسي. [ 20 ] على وجه الخصوص، يمكن لمسرعات الجسيمات الأرضية إنتاج تفاعلات جسيمية ذات طاقة أعلى بكثير من تلك الموجودة في المستعرات العظمى، [ 21 ] لكن هذه التجارب تتضمن جسيمات فردية تتفاعل مع جسيمات فردية، ومن المرجح أن تُنتج الكثافات العالية داخل المستعر الأعظم تأثيرات جديدة. تحدث التفاعلات بين النيوترينوات والجسيمات الأخرى في المستعر الأعظم بواسطة القوة النووية الضعيفة ، والتي يُعتقد أنها مفهومة جيدًا. ومع ذلك، فإن التفاعلات بين البروتونات والنيوترونات تتضمن القوة النووية القوية ، والتي لا تزال غير مفهومة بشكل كامل. [ 22 ]

تكمن المشكلة الرئيسية التي لم تُحل بعد في  المستعرات العظمى من النوع الثاني في عدم فهم كيفية انتقال طاقة انفجار النيوترينوات إلى باقي أجزاء النجم، مما يُنتج موجة الصدمة التي تُسبب انفجاره. من المناقشة السابقة، يتضح أن 1% فقط من الطاقة يكفي لانتقالها لإحداث الانفجار، إلا أن تفسير كيفية حدوث هذا الانتقال بنسبة 1% أثبت صعوبته البالغة، على الرغم من الاعتقاد بفهم تفاعلات الجسيمات المعنية جيدًا. في تسعينيات القرن الماضي، تضمن أحد النماذج تفسير ذلك، وهو الانقلاب الحراري ، الذي يُشير إلى أن الحمل الحراري، سواءً من النيوترينوات القادمة من الأسفل أو من المادة المتساقطة من الأعلى، يُكمل عملية تدمير النجم الأصلي. تتشكل العناصر الأثقل من الحديد خلال هذا الانفجار عن طريق التقاط النيوترونات ، ومن ضغط النيوترينوات على حدود "الغلاف النيوتريني"، مما يُؤدي إلى انتشار سحابة من الغاز والغبار في الفضاء المحيط، وهي سحابة أغنى بالعناصر الثقيلة من المادة التي تشكل منها النجم في الأصل. [ 23 ]

تُعدّ فيزياء النيوترينو ، التي يُحاكيها النموذج القياسي ، أساسيةً لفهم هذه العملية. [ 20 ] أما المجال البحثي الحاسم الآخر فهو ديناميكا الموائع للبلازما التي تُكوّن النجم المحتضر؛ إذ يُحدّد سلوكها أثناء انهيار النواة متى وكيف تتشكّل الموجة الصدمية ، ومتى وكيف تتوقف وتُعاد تنشيطها. [ 24 ]

في الواقع، تتضمن بعض النماذج النظرية عدم استقرار هيدروديناميكي في الصدمة المتوقفة يُعرف باسم "عدم استقرار صدمة التراكم المستقرة" (SASI). ينشأ هذا عدم الاستقرار نتيجةً لاضطرابات غير كروية تُؤدي إلى تذبذب الصدمة المتوقفة وتشويهها. غالبًا ما يُستخدم عدم استقرار صدمة التراكم المستقرة بالتزامن مع نظريات النيوترينو في عمليات المحاكاة الحاسوبية لإعادة تنشيط الصدمة المتوقفة. [ 25 ]

حققت النماذج الحاسوبية نجاحًا كبيرًا في حساب سلوك  المستعرات العظمى من النوع الثاني عند تشكل الصدمة. وبإهمال الثانية الأولى من الانفجار، وبافتراض بدء الانفجار، تمكن علماء الفيزياء الفلكية من وضع تنبؤات دقيقة حول العناصر الناتجة عن المستعر الأعظم ومنحنى الضوء المتوقع منه. [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]

منحنيات الضوء للمستعرات العظمى من النوع  II-L والنوع  II-P

يوضح هذا الرسم البياني للسطوع كدالة للوقت الأشكال المميزة لمنحنيات الضوء لمستعر أعظم من النوع  II-L و II-P.

عند فحص طيف مستعر أعظم من النوع الثاني، فإنه يُظهر عادةً خطوط امتصاص بالمر - وهي عبارة عن انخفاض في التدفق عند الترددات المميزة التي تمتص عندها ذرات الهيدروجين الطاقة. ويُستخدم وجود هذه الخطوط لتمييز هذا النوع من المستعرات العظمى عن النوع الأول .  

عند رسم لمعان  مستعر أعظم من النوع الثاني على مدى فترة زمنية، يظهر ارتفاع مميز إلى ذروة سطوع يتبعها انخفاض. يبلغ متوسط ​​معدل انخفاض هذه المنحنيات الضوئية 0.008 قدرًا ظاهريًا في اليوم، وهو أقل بكثير من معدل انخفاض لمعان المستعرات العظمى من النوع الأول أ. يُقسم النوع الثاني إلى فئتين، بناءً على شكل منحنى الضوء. يُظهر منحنى الضوء لمستعر أعظم من النوع الثاني-L انخفاضًا ثابتًا ( خطيًا ) بعد ذروة السطوع. في المقابل، يتميز منحنى الضوء لمستعر أعظم من النوع الثاني-P بامتداد مسطح مميز (يُسمى هضبة ) أثناء الانخفاض، مما يُمثل فترة ينخفض ​​فيها اللمعان بمعدل أبطأ. يكون معدل انخفاض اللمعان الصافي أقل، حيث يبلغ 0.0075 قدرًا ظاهريًا في اليوم للنوع الثاني-P، مقارنةً بـ 0.012 قدرًا ظاهريًا في اليوم للنوع الثاني-L. [ 29 ]         

يُعتقد أن الاختلاف في شكل منحنيات الضوء، في حالة  المستعرات العظمى من النوع II-L، ناتج عن طرد معظم غلاف الهيدروجين للنجم الأصلي. [ 29 ] أما مرحلة الهضبة في  المستعرات العظمى من النوع II-P فتعود إلى تغير في عتامة الطبقة الخارجية. تعمل الموجة الصدمية على تأيين الهيدروجين في الغلاف الخارجي - عن طريق انتزاع الإلكترون من ذرة الهيدروجين - مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في العتامة . هذا يمنع الفوتونات من الأجزاء الداخلية للانفجار من الهروب. عندما يبرد الهيدروجين بدرجة كافية لإعادة الاتحاد، تصبح الطبقة الخارجية شفافة. [ 30 ]

المستعرات العظمى من النوع  الثاني

يشير الحرف "n" إلى ضيق النطاق، مما يدل على وجود خطوط انبعاث هيدروجين ضيقة أو متوسطة العرض في الأطياف. في حالة العرض المتوسط، قد تتفاعل المقذوفات الناتجة عن الانفجار بقوة مع الغاز المحيط بالنجم - الوسط المحيط بالنجم. [ 31 ] [ 32 ] إن كثافة الوسط المحيط بالنجم المقدرة اللازمة لتفسير الخصائص المرصودة أعلى بكثير من المتوقع وفقًا لنظرية تطور النجوم القياسية . [ 33 ] يُفترض عمومًا أن الكثافة العالية للوسط المحيط بالنجم تعود إلى معدلات فقدان الكتلة العالية  للنجوم السلفية من النوع IIn. عادةً ما تكون معدلات فقدان الكتلة المقدرة أعلى من10⁻³ كتلة شمسية سنويًا. تشير الدلائل إلى أنها تنشأ كنجوم مشابهة للمتغيرات الزرقاء اللامعة التي تفقد كميات كبيرة من كتلتها قبل الانفجار. [ 34 ] يُعدّ كل من SN 1998S و SN 2005gl مثالين على المستعرات العظمى من النوع IIn؛ وقد يكون SN 2006gy ، وهو مستعر أعظم ذو طاقة هائلة، مثالًا آخر. [ 35 ]  

تُظهر بعض المستعرات العظمى من النوع IIn تفاعلات مع الوسط المحيط بالنجم، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة غبار هذا الوسط . ويمكن رصد هذا الغبار الدافئ على شكل سطوع في نطاق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة . وإذا امتد الوسط المحيط بالنجم لمسافة أبعد من المستعر الأعظم، فقد يتسبب سطوع الأشعة تحت الحمراء المتوسطة في صدىً تحت أحمر ، مما يؤدي إلى استمرار السطوع لأكثر من 1000 يوم. ينتمي هذا النوع من المستعرات العظمى إلى فئة المستعرات العظمى النادرة الشبيهة بـ 2010jl، والتي سُميت نسبةً إلى المستعر الأعظم النموذجي SN 2010jl . وقد اكتُشفت معظم المستعرات العظمى الشبيهة بـ 2010jl باستخدام تلسكوب سبيتزر الفضائي ( الذي توقف عن العمل) ومستكشف المسح بالأشعة تحت الحمراء واسع المجال ( مثل SN 2014ab و SN 2017hcc ). [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]

المستعرات العظمى من النوع  IIb

يُظهر المستعر الأعظم من النوع  IIb خط هيدروجين ضعيفًا في طيفه الأولي، ولذلك يُصنف ضمن النوع  II. مع ذلك، يصبح انبعاث الهيدروجين غير قابل للكشف لاحقًا، وتظهر أيضًا ذروة ثانية في منحنى الضوء، يُشبه طيفها طيف المستعر الأعظم من النوع  Ib . قد يكون النجم الأصلي نجمًا ضخمًا قذف معظم طبقاته الخارجية، أو نجمًا فقد معظم غلافه الهيدروجيني نتيجة تفاعلات مع نجم مرافق في نظام ثنائي، تاركًا وراءه نواة تتكون بالكامل تقريبًا من الهيليوم. [ 40 ] مع تمدد المقذوفات من النوع  IIb، تصبح طبقة الهيدروجين أكثر شفافية بسرعة ، كاشفةً عن الطبقات الأعمق. [ 40 ] يُعد SN 1993J مثالًا كلاسيكيًا على  المستعر الأعظم من النوع IIb ، [ 41 ] [ 42 ] بينما يُعد كاسيوبيا A مثالًا آخر . [ 43 ] طُرح تصنيف IIb لأول مرة (كمفهوم نظري) من قِبل ووسلي وآخرون. في عام 1987، [ 44 ] وسرعان ما تم تطبيق الفئة على SN 1987K [ 45 ] و SN 1993J . [ 46 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. برانتزوس، ن (1996). "التخليق النووي النجمي وعلم فلك خطوط أشعة غاما" . سلسلة ملحقات علم الفلك والفيزياء الفلكية . 120 : 330-310 . رمز Bibcode : 1996A و AS..120C.303P - عبر نظام بيانات الفيزياء الفلكية التابع لمرصد سميثسونيان للفيزياء الفلكية/ناسا (ADS).
  2. جيلمور، جيري (2004). "الحياة القصيرة المذهلة لنجمٍ لامع". مجلة ساينس . 304 (5697): 1915-1916 . doi : 10.1126/science.1100370 . PMID 15218132. S2CID 116987470 .  
  3. "مقدمة عن بقايا المستعرات العظمى" . ناسا غودارد/مرصد سميثسونيان للفيزياء الفلكية. 7 سبتمبر 2006. مؤرشف من الأصل في 28 مايو 2020. تم الاطلاع عليه في 1 مايو 2007 .
  4. 1 2 ريتشموند، مايكل. "المراحل المتأخرة من تطور النجوم منخفضة الكتلة" . معهد روتشستر للتكنولوجيا . مؤرشف من الأصل في 11 يونيو 2020. تم الاسترجاع في 4 أغسطس 2006 .
  5. 1 2 3 4 هينشو، غاري (23 أغسطس 2006). "حياة النجوم وموتها" . مهمة ناسا لمسبار ويلكنسون لقياس تباين الموجات الميكروية (WMAP). مؤرشف من الأصل في 3 يونيو 2013. تم الاطلاع عليه في 1 سبتمبر 2006 .
  6. ووسلي، س.؛ جانكا، هـ.-ت. (ديسمبر 2005). "فيزياء المستعرات العظمى الناتجة عن انهيار النوى". مجلة نيتشر فيزيكس . 1 (3): 147-154 . arXiv : astro-ph/0601261 . Bibcode : 2005NatPh...1..147W . doi : 10.1038/nphys172 . S2CID 118974639 . 
  7. كلايتون، دونالد (1983). مبادئ تطور النجوم وتخليق العناصر . مطبعة جامعة شيكاغو. ISBN 978-0-226-10953-4.
  8. فيويل، إم بي (1995). "النظير الذري ذو أعلى متوسط ​​طاقة ربط". المجلة الأمريكية للفيزياء . 63 (7): 653-658 . Bibcode : 1995AmJPh..63..653F . doi : 10.1119/1.17828 .
  9. فلورو، فابريس. "تطور النجوم الضخمة" . جامعة لورنتيان. مؤرشف من الأصل بتاريخ 21-05-2017 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13-08-2007 .
  10. ليب، إي إتش؛ ياو، إتش-تي. (1987). "دراسة معمقة لنظرية تشاندراسيكار لانهيار النجوم" . المجلة الفيزيائية الفلكية . 323 (1): 140-144 . رمز Bibcode : 1987ApJ...323..140L . doi : 10.1086/165813 . مؤرشف من الأصل بتاريخ 25 يناير 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 مارس 2020 .
  11. 1 2 فراير، سي إل؛ نيو، كي سي بي (24 يناير 2006). "موجات الجاذبية الناتجة عن الانهيار الجاذبي" . معهد ماكس بلانك لفيزياء الجاذبية . مؤرشف من الأصل في 13 ديسمبر 2006. تم الاطلاع عليه في 14 ديسمبر 2006 .
  12. ^ هاياكاوا، ت. إيواموتو، ن.؛ كاجينو، T.؛ شيزوما، T.؛ أوميدا، H.؛ نوموتو، ك. (2006). "مبدأ عالمية عملية التخليق النووي لعملية جاما في انفجارات المستعرات الأعظم ذات الانهيار الأساسي" . مجلة الفيزياء الفلكية . 648 (1): ل47 – ل50. بيب كود : 2006ApJ...648L..47H . دوى : 10.1086/507703 .
  13. 1 2 فراير، سي إل؛ نيو، كي بي سي (24 يناير 2006). "الموجات الثقالية الناتجة عن الانهيار الثقالي، القسم 3.1" . مختبر لوس ألاموس الوطني . مؤرشف من الأصل في 13 أكتوبر 2006. تم الاطلاع عليه في 9 ديسمبر 2006 .
  14. 1 2 مان، ألفريد ك. (1997). ظل نجم: قصة النيوترينو للمستعر الأعظم 1987A . نيويورك: دبليو إتش فريمان. ص 122. ISBN  978-0-7167-3097-2أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 5 مايو 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 نوفمبر 2007 .
  15. غريبين، جون ر.؛ غريبين، ماري (2000). غبار النجوم: المستعرات العظمى والحياة - الصلة الكونية . نيو هيفن: مطبعة جامعة ييل . ص 173. ISBN  978-0-300-09097-0أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 10 ديسمبر 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 نوفمبر 2007 .
  16. بارويك، س.؛ بيكوم، ج.؛ وآخرون . (29-10-2004). "دراسة النيوترينو في مرصد الفيزياء الفيزيائية الأمريكية: تقرير فريق عمل فيزياء النيوترينو وعلم الكونيات" (ملف PDF) . الجمعية الفيزيائية الأمريكية . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 16-12-2018 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12-12-2006 . 
  17. فراير، كريس ل. (2003). "تكوين الثقوب السوداء من انهيار النجوم" . الجاذبية الكلاسيكية والكمية . 20 (10): S73– S80 . Bibcode : 2003CQGra..20S..73F . doi : 10.1088/0264-9381/20/10/309 . S2CID 122297043. مؤرشف من الأصل في 31 أكتوبر 2020. تم الاسترجاع في 29 نوفمبر 2019 . 
  18. فراير، كريس ل. (1999). "حدود الكتلة لتكوين الثقوب السوداء". المجلة الفيزيائية الفلكية . 522 (1): 413-418 . arXiv : astro-ph/9902315 . Bibcode : 1999ApJ...522..413F . doi : 10.1086/307647 . S2CID 14227409 . 
  19. إيزارد، آر جي؛ راميريز رويز، إي؛ توت، سي إيه (2004). "معدلات تكوّن المستعرات العظمى الناتجة عن انهيار النوى وانفجارات أشعة غاما" . الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية . 348 (4): 1215. arXiv : astro-ph/0311463 . Bibcode : 2004MNRAS.348.1215I . doi : 10.1111/j.1365-2966.2004.07436.x . S2CID 119447717 . 
  20. رامب ، م.؛ بوراس، ر.؛ جانكا، هـ.-ت.؛ رافيلت، ج. (11-16 فبراير 2002). "محاكاة المستعرات العظمى الناتجة عن انهيار النواة: اختلافات في فيزياء المدخلات". وقائع ورشة العمل الحادية عشرة حول "الفيزياء الفلكية النووية" . قلعة رينغبيرغ، تيغرنسي، ألمانيا. ص 119-125 . arXiv : astro-ph/0203493 . Bibcode : 2002nuas.conf..119R . 
  21. أكيرستاف، ك.؛ وآخرون (مجموعة أوبال) (1998). "اختبارات النموذج القياسي وقيود على الفيزياء الجديدة من قياسات إنتاج أزواج الفرميونات عند 189 جيجا إلكترون فولت في مصادم الإلكترونات والبوزيترونات الكبير" . المجلة الأوروبية للفيزياء ج . 2 (3): 441-472 . arXiv : hep-ex/9708024 . doi : 10.1007/s100529800851 . S2CID 195313000. مؤرشف من الأصل في 21 مارس 2007. تم الاسترجاع في 18 مارس 2007 .  
  22. «جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2004» . مؤسسة نوبل. 5 أكتوبر 2004. مؤرشف من الأصل في 3 مايو 2007. تم الاطلاع عليه في 30 مايو 2007 .
  23. ستوفر، داون (2006). "الحياة في فقاعة". العلوم الشعبية . 269 (6): 16.
  24. جانكا، هـ.-ت.؛ لانجانكي، ك.؛ ماريك، أ.؛ مارتينيز بينيدو، ج.؛ مولر، ب. (2007). "نظرية المستعرات العظمى ذات الانهيار النجمي". المجلد المئوي لتقارير الفيزياء . 142 ( 1-4 ): 38-74 . arXiv : astro-ph/0612072 . Bibcode : 1993JHyd..142..229H . doi : 10.1016/0022-1694(93)90012-X .
  25. إيواكامي، واكانا؛ كوتاكي، كي؛ أونيشي، ناوفومي؛ يامادا، شويتشي؛ ساوادا، كيسوكي (10-15 مارس 2008). "محاكاة ثلاثية الأبعاد لعدم استقرار صدمة التراكم الثابتة في المستعرات العظمى ذات الانهيار النجمي" (ملف PDF) . ورشة العمل الرابعة عشرة حول الفيزياء الفلكية النووية. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 15 مارس 2011. تم الاطلاع عليه في 30 يناير 2013 .
  26. بلينيكوف، إس. آي.؛ روبكه، إف. ك.؛ سوركينا، إي. آي.؛ جيزيلر، إم.؛ راينكه، إم.؛ ترافاليو، سي.؛ هيلبراندت، دبليو.؛ ستريتزينجر، إم. (2006). "منحنيات الضوء النظرية لنماذج احتراق المستعر الأعظم من النوع Ia". علم الفلك والفيزياء الفلكية . 453 (1): 229-240 . arXiv : astro-ph/0603036 . Bibcode : 2006A & A...453..229B . doi : 10.1051/0004-6361:20054594 . S2CID 15493284 . 
  27. يونغ، تيموثي ر. (2004). "دراسة معلمات منحنيات الضوء للمستعرات العظمى من النوع الثاني باستخدام نوى هيليوم كتلتها 6 أضعاف كتلة الشمس". المجلة الفيزيائية الفلكية . 617 (2): 1233-1250 . arXiv : astro-ph/0409284 . Bibcode : 2004ApJ...617.1233Y . doi : 10.1086/425675 . S2CID 16722121 . 
  28. راوشر، ت.؛ هيغر، أ.؛ هوفمان، ر.د.؛ ووسلي، س.إ. (2002). "التخليق النووي في النجوم الضخمة باستخدام فيزياء نووية ونجمية محسّنة". المجلة الفيزيائية الفلكية . 576 (1): 323-348 . arXiv : astro-ph/0112478 . Bibcode : 2002ApJ...576..323R . doi : 10.1086/341728 . S2CID 59039933 . 
  29. 1 2 دوجيت، جيه بي؛ برانش، دي. (1985). "دراسة مقارنة لمنحنيات ضوء المستعرات العظمى" . المجلة الفلكية . 90 : 2303-2311 . Bibcode : 1985AJ.....90.2303D . doi : 10.1086/113934 .
  30. "منحنيات الضوء للمستعرات العظمى من النوع الثاني" . جامعة سوينبرن للتكنولوجيا . مؤرشف من الأصل بتاريخ 17 أكتوبر 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 مارس 2007 .
  31. فيليبينكو، أ. ف. (1997). "الأطياف الضوئية للمستعرات العظمى". المراجعة السنوية لعلم الفلك والفيزياء الفلكية . 35 : 309-330 . Bibcode : 1997ARA & A..35..309F . doi : 10.1146/annurev.astro.35.1.309 . S2CID 25194088 . 
  32. ^ باستوريلو، أ. توراتو، م. بينيتي، س. كابيلارو، إي. دانزيجر، آي جي؛ مزالي، بنسلفانيا؛ باتات، ف؛ فيليبينكو، إيه في؛ شليغل، دي جي؛ ماثيسون، ت. (2002). "النوع الثاني من المستعر الأعظم 1995G: التفاعل مع الوسط المحيطي" . الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية . 333 (1): 27– 38. أرخايف : astro-ph/0201483 . بيب كود : 2002MNRAS.333...27P . دوى : 10.1046/j.1365-8711.2002.05366.x . S2CID 119347211 . 
  33. لانجر، ن. (22 سبتمبر 2012). "تطور النجوم الضخمة المفردة والثنائية قبل انفجارها كمستعر أعظم". المراجعة السنوية لعلم الفلك والفيزياء الفلكية . 50 (1): 107-164 . arXiv : 1206.5443 . Bibcode : 2012ARA & A..50..107L . doi : 10.1146/annurev-astro-081811-125534 . S2CID 119288581 . 
  34. كيوي، مايكل؛ غال-يام، أفيشاي؛ أركافي، إيار؛ ليونارد، دوغلاس سي.؛ إنريكيز، ج. إميليو؛ سينكو، س. برادلي؛ فوكس، ديريك ب.؛ مون، داي-سيك؛ ساند، ديفيد ج.؛ سودربيرغ، أليسيا م. (2011). "ملاحظات مشروع انهيار النواة في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (CCCP) للمستعرات العظمى من النوع IIn: الخصائص النموذجية وآثارها على نجومها الأصلية". المجلة الفيزيائية الفلكية . 744 (10): 10. arXiv : 1010.2689 . Bibcode : 2012ApJ...744...10K . doi : 10.1088/0004-637X/744/1/10 . S2CID 119267259 . 
  35. سميث، ن.؛ تشورنوك، ر.؛ سيلفرمان، ج.م.؛ فيليبينكو، أ.ف.؛ فولي، ر.ج. (2010). "التطور الطيفي للمستعر الأعظم الاستثنائي من النوع IIn 2006gy". المجلة الفيزيائية الفلكية . 709 (2): 856-883 . arXiv : 0906.2200 . Bibcode : 2010ApJ...709..856S . doi : 10.1088/0004-637X/709/2/856 . S2CID 16959330 . 
  36. بيفان، أ.م.؛ كرافتون، ك.؛ ويسون، ر.؛ أندروز، ج.إ.؛ مونتيل، إ.؛ نيكوليسكو-دوفاز، م.؛ بارلو، م.ج.؛ دي لوز، إ.؛ كلايتون، ج.س. (2020-05-01). "فك تشابك مكونات الغبار في المستعر الأعظم SN 2010jl: أول 1400 يوم" . المجلة الفيزيائية الفلكية . 894 (2): 111. arXiv : 2004.01503 . Bibcode : 2020ApJ...894..111B . doi : 10.3847/1538-4357/ab86a2 . ISSN 0004-637X . 
  37. موريا، تي جيه؛ ستريتزينجر، إم دي؛ تاديا، إف؛ موريل، إن؛ سانتزيف، إن بي؛ كونتريراس، سي؛ غال، سي؛ هيورث، جيه؛ أشال، سي؛ بيرنز، سي آر؛ بوستا، إل؛ كامبيلاي، إيه؛ كاستيلون، إس؛ كوركو، سي؛ ديفيس، إس. (2020-09-01). "مشروع كارنيجي للمستعرات العظمى II. رصد المستعر الأعظم SN 2014ab الذي قد يكشف عن مستعر أعظم من النوع IIn شبيه بـ SN 2010jl مع وجود غبار مسبق" . علم الفلك والفيزياء الفلكية . 641 : A148. arXiv : 2006.10198 . Bibcode : 2020A & A...641A.148M . doi : 10.1051/0004-6361/202038118 . ISSN 0004-6361 . S2CID 237554659 .  
  38. ثيفينو، ميلينا (2020-12-01). "رصد المستعرات العظمى من النوع الثاني في نطاق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة باستخدام مرصد نيوايز" . ملاحظات بحثية للجمعية الفلكية الأمريكية . 4 (12): 243. رمز Bibcode : 2020RNAAS...4..243T . doi : 10.3847/2515-5172/abd415 . ISSN 2515-5172 . ذُكر المستعر 2017hcc لأول مرة في هذه الملاحظة البحثية على أنه شبيه بالمستعر 2010jl، ولكن للأسف أغفل موران وزملاؤه هذه الملاحظة البحثية. 
  39. موران، س.؛ فريزر، م.؛ كوتاك، ر.؛ باستوريلو، أ.؛ بينيتي، س.؛ برينان، س. ج.؛ غوتيريز، س. ب.؛ كانكاري، إ.؛ كونكاراياكتي، هـ.؛ ماتيلا، س.؛ رينولدز، ت. م.؛ أندرسون، ج. ب.؛ براون، ب. ج.؛ كامبانا، س.؛ تشامبرز، ك. س. (2023-01-01). "عمر طويل من الفائض: المستعر الأعظم العابر المتفاعل SN 2017hcc" . علم الفلك والفيزياء الفلكية . 669 : A51. arXiv : 2210.14076 . Bibcode : 2023A & A...669A..51M . doi : 10.1051/0004-6361/202244565 . ISSN 0004-6361 . S2CID 253107572 .  
  40. 1 2 أوتروبين، ف.ب. (1996). "التأين والإثارة غير الحراريين في المستعر الأعظم من النوع IIb 1993J". علم الفلك والفيزياء الفلكية . 306 (5940): 219-231 . رمز Bibcode : 1996A & A...306..219U .
  41. ^ نوموتو، ك. سوزوكي، T.؛ شيجياما، T .؛ كوماجاي، س. ياماوكا، هـ؛ سايو، هـ. (1993). “نموذج من النوع IIb للمستعر الأعظم 1993J”. طبيعة . 364 (6437): 507. بيب كود : 1993Natur.364..507N . دوى : 10.1038/364507a0 . S2CID 4363061 . 
  42. شيڤالييه، ر. أ.؛ سودربيرغ، أ. م. (2010). "المستعرات العظمى من النوع IIb ذات الأسلاف المدمجة والممتدة". المجلة الفيزيائية الفلكية . 711 (1): L40– L43. arXiv : 0911.3408 . Bibcode : 2010ApJ...711L..40C . doi : 10.1088/2041-8205/711/1/L40 . S2CID 118321359 . 
  43. كراوس، أ.؛ بيركمان، س.؛ أوسودا، ت.؛ هاتوري، ت.؛ غوتو، م.؛ ريكي، ج.؛ ميسيلت، ك. (2008). "كان المستعر الأعظم كاسيوبيا أ من النوع IIb". مجلة ساينس . 320 (5880): 1195-1197 . arXiv : 0805.4557 . Bibcode : 2008Sci...320.1195K . doi : 10.1126/science.1155788 . PMID 18511684. S2CID 40884513 .  
  44. ووسلي، إس إي؛ بينتو، بي إيه؛ مارتن، بي جي؛ ويفر، توماس إيه. (1987). "المستعر الأعظم 1987A في سحابة ماجلان الكبرى - انفجار نجم كتلته حوالي 20 ضعف كتلة الشمس وقد فقد جزءًا من كتلته؟". المجلة الفيزيائية الفلكية . 318 : 664. Bibcode : 1987ApJ...318..664W . doi : 10.1086/165402 .
  45. فيليبينكو، أليكسي ف. (1988). "المستعر الأعظم 1987K - من النوع الثاني في مرحلة الشباب، ومن النوع الأول ب في مرحلة الشيخوخة". المجلة الفلكية . 96 : 1941. رمز Bibcode : 1988AJ.....96.1941F . doi : 10.1086/114940 .
  46. فيليبينكو، أليكسي ف.؛ ماثيسون، توماس؛ هو، لويس س. (1993). " المستعر الأعظم من النوع IIb 1993J في M81: قريب من المستعرات العظمى من النوع Ib" . رسائل المجلة الفيزيائية الفلكية . 415 : L103. Bibcode : 1993ApJ...415L.103F . doi : 10.1086/187043 .