فیزیکدانان آزمایشگاه ملی آرگون واقع در شیکاگو با استفاده از ابررایانه بلو-ژن آی.بی.ام، موفق شدند شرایط بسیار شدید وقوع یک ابرنواختر نوع یک را به تصویر بکشند. ابرنواختر نوع یک، وقتی پدید می‌آید که یک کوتوله سفید بیش‌از حد سنگین می‌شود و پرانرژی‌ترین پدیده‌ای را به راه می‌اندازد که در دنیای امروز روی می‌دهد. نیوساینتیست، بخشی از این شبیه سازی را در قالب گزارش تصویری آماده کرده است.
ابرنواختر نوع 1 چیست؟
وقتی ستاره‌ای هم‌اندازه خورشید به پایان عمر خود برسد، به یک کوتوله سفید تبدیل می‌شود. در این حالت، هسته داغ ستاره که ابعادش به اندازه زمین است، باقی می‌ماند و دیگر لایه‌های ستاره از آن دور می‌شوند. این هسته بسیار داغ با دمای حدود ده‌هزار درجه سانتی‌گراد، نمی‌تواند فرآیند هم‌جوشی هسته‌ای به راه بیاندازد و بنابراین همانند قطعه فلز داغی که گوشه‌ای رها شده باشد، آرام آرام سرد و کم‌نور می‌شود.
اما اگر این کوتوله سفید در فاصله‌ای نسبتا نزدیک به دور ستاره‌ای دیگر بگردد، بخشی از مواد ستاره همدم می‌توانند از آن جدا شوند و راهی کوتوله سفید شوند. بدین‌ترتیب، سنگینی کوتوله سفید افزایش می‌یابد. سال‌ها پیش، دانشمندی به نام سوبرامانیان چاندراسکار حساب کرد که حداکثر سنگینی یک کوتوله سفید بیشتر از 1.4 برابر خورشید نیست و اگر جرم کوتوله از این حد بیشتر شود، انفجاری روی خواهد داد که ابرنواختر نوع یک خوانده می‌شود. چاندارسکار برای این کشف، مفتخر به دریافت جایزه نوبل فیزیک شد و این مقدار را به افتخار او، حد چاندراسکار نامیدند.
اگر جرم کوتوله سفید از حد چاندراسکار بیشتر شود، هم‌جوشی عنصرهایی مانند کربن در سطح کوتوله اتفاق خواهد افتاد و در عرض چند ثانیه، تمام کوتوله منفجر می‌شود و انرژی فوق‌العاده فراوانی را که میلیاردها بار درخشان‌تر از خورشید است، آزاد میکند. در این حالت، درخشندگی ابرنواختر با درخشندگی کهکشان برابری میکند! این انرژی آن‌قدر زیاد است که تمام عناصر شناخته‌شده را تولید میکند و این درحالی است که درون ستارگان، تنها عناصر محدودی تشکیل می‌شوند که سنگین‌ترین آنها آهن است. این بدان معنی است که بیش از هشتاد عنصر و فلز دیگر مانند سرب ،نیکل، طلا، نقره، اورانیوم و غیره، روزی در انفجار یکی از این ستارگان به‌وجود آمده است.
این تصاویر که توسط ابررایانه آرگون ترسیم شده، به خوبی می‌تواند مکانیسمی را که در پس مرگ بی‌رحمانه یک ستاره بزرگ اما کم سن و سال پنهان است، به نمایش درآورد.
این تصویر، میزان انرژی در هسته این ابرنواختر نشان می‌دهد. رنگ‌های متفاوت و شفافیت‌های متفاوت نیز مربوط به تفاوت آنتروپی است. (آنتروپی از خواص ترمودینامیکی یک سیستم است که شدت بی‌نظمی ذرات را نشان می‌دهد. آنتروپی بیشتر به معنی بی‌نظمی شدیدتر ذرات است). دانشمندان توانسته‌اند با انتخاب رنگ و شفافیت، لایه‌های خارجی‌تر ستاره را حذف کنند و ببینند که چه اتفاقی در بخش‌های داخلی‌تر یک ستاره در حال مرگ روی می‌دهد.
تصویر ابرنواختر نوع الف که بلافاصله پس از لحظه انفجار گرفته شده است. انرژی آزاد شده در این انفجار، معادل 10 به توان 27 برابر انرژی یک بمب هیدروژنی 10 مگاتنی (انرژی بمب هیدروژنی معادل انرژی انفجار 10 میلیون تن تی.ان.تی است) است. این آزادسازی مهیب انرژی یکی از درخشان‌ترین انفجارهای گیتی است و از فواصل بسیار دور به راحتی دیده می‌شود. به همین دلیل، یافتن و بررسی ابرنواخترها یکی از مهم‌ترین روش‌های اندازه‌گیری فاصله کهکشان‌های دوردست در عالم است که در دهه اخیر، دستاوردهای مهمی در کیهان‌شناسی به همراه داشته است.
انفجار ستاره در کمتر از 5 ثانیه تمام می‌شود، اما ابررایانه برای شبیه‌سازی مراحل مختلف آن از 160هزار پردازنده استفاه کرده و 22 میلیون ساعت محاسباتی برای آن صرف کرده است.
سه تصویر از احتراق هسته‌ای درون ابرنواختر
تصویر سمت چپ سطح اشتعال هسته ای را نشان می دهد؛ در حالی که 2 تصویر دیگر آنتروپی و سرعت این احتراق را نشان می‌دهد.
نمایی سه‌بعدی از شبیه‌سازی ابرنواختر نوع یک
این تصویر اندکی پس از آن گرفته شده که حباب شعله هسته‌ای که انفجار را رقم می‌زند، روشن شده است. این شعله اندکی خارج از مرکز کوتوله سفید واقع شده که به‌صورت سطح کروی آبی‌رنگ نمایش داده شده است.
نیروی شناوری باعث می‌شود حباب که با رنگ زرد و قرمز نشان داده شده، به سرعت به سطح کوتوله سفید برسد.
این تصویر پرکیفیت، نمای نزدیکی از شعله هسته‌ای مشاهده شده در تصویر اول است. این تصویر، شرایط گردابی شعله را نشان می‌دهد که اثباتی بر پیچیدگی و تلاطم فرآیندهایی است که احتراق حباب شعله را در این مرحله از ابرنواختر هدایت میکند.
نظر شما