ابرنواختر SN A: یافته های تازه‌ای دربارة مواد دفع شده

ابرنواختر 1987A (SN 1987A) که به فاصلة 165000 سال نوری از ما، در ابر بزرگ ماژلان واقع است، برای اولین بار فرصت آزمون نظریه‌های تکامل ستاره‌های پرحجم ورمبش هستة آنها را برای اختر شناسان فراهم آورده است. هر چه مواد دفع شدة SN 1987A منبسط‌تر و رقیقتر می‌شوند، بر اهمیت سیگنال های فروسرخ و مرئی در تشخیص حالت فیزیکی مادة ابر و شناسایی عناصری که در ستارة اصلی و یا در ضمن انفجار ایجاد شده‌اند، افزوده می‌شود. حالا دیگر از روی نتایج فرو سرخ معلوم شده است که همراه با اختلاط شدید در مواد دفع شده، مقداری ماده نیز از حوالی هستة ستاره به خارج راه یافته است. و نواحی داخلی ابر هنوز به قدری داغ است (در حدود 3000K) که محتملاً تا ده سال دیگر هم چگالش ماده و تشکیل غبار در آن صورت نخواهد گرفت.
مسئله مهم در اینجا سرنوشت هستة رمبیده SN1987A است. در یک انفجار ابرنواختری نوع II 95 درصد جرم ستاره با سرعت 2000 تا 20000 کیلومتر بر ثانیه به بیرون پرتاب می‌شود و بسته به جرم ستارة اصلی، یک سیاه چاله و یا یک ستارة نوترونی با سرعت دورانی خیلی زیاد، به جا می‌ماند. فوران های نوترینویی که به وسیلة آشکارسازهای کامیوکانده و آی‌ ام ‌بی ثبت شده، با این مدل سازگار است که SN1987A از رمبش هستة پر آهن ستاره‌ای به جرم 20 برابر خورشید پدید آمده و حاصل آن تکوین یک ستارة نوترونی پیدار است،گرچه امکان تشکیل یک سیاهچاله را هم نمی‌توان منتفی دانست. آهنگ کاهش نورمرئی SN1987A در حدود نیمه عمر 78 روزة کبالت رادیواکتیو در زنجیرة واپاشی 56Ni56CO56Fe است. در جریان سنتز هسته‌ای انفجار آمیزی که همراه با رمبش هستة ستاره صورت گرفت، مقدار زیادی نیکل 56، چیزی در حدود 1ر0 جرم خورشید،می‌توانسته است ایجاد شود. این که شدت نورمرئی با همان آهنگی درحال کاهش است که برای واپاشی رادیواکتیو پیش‌بینی می‌شود، شایستة توجه است. اگر رادیواکتیویته عامل اصلی درخشندگی ابرنواختر باشد، شارانرژی کل (بولومتریک) باید از این روند کاهش پیروی کند نه شارتکفام. وقتی که مادة دفع شده از لحاظ اپتیکی شفاف شود، خطوط گامای ناشی از واپاشی 56co باید پدیدار شوند. مشاهدات اخیر خطوط گامای 847kev و 1238kev نشان می‌دهند که رادیواکتیویته دستکم یکی از منابع انرژی مواد دفع شده است.
به نظر میچل و همکارانش هستة ابرنواختر، یک تپ اختر، (ستارة نوترونی دوار) است و منبع انرژی مواد دفع شده نیز همین تپ‌اختر است. مطابق این مدل، علت کاهش نورمرئی این است که با شفاف شدن مادة دفع شده در برابر طول موج های کوتاه، گسل انرژی بیشتر از طریق اشعة گاما صورت می‌گیرد. در این صورت اشعة گامای صادرشده باید طیفی پیوسته داشته باشد. فعلاً مقداری اشعة گامای پیوسته، قابل رؤیت شده است ولی هنوز معلوم نیست که این اشعة گاما بتواند چشم ‌اندازی از منبع مرکزی اشعه را بگشاید.
یک ستارة نوترونی پایدار، قرائن دیگری هم می‌تواند داشته باشد. وقتی که پس از گذشت چند سال، مواد دفع شده شفاف شوند، تیپ های اشعه‌ای را می‌شود مشاهده کرد که از شتاب ذرات نسبیتی توسط ستارة نوترونی ناشی می‌شود. کاهش نور وقتی متوقف می‌شود که میزان انرژیی که مواد دفع شده از تپ اختر مرکزی جذب می‌کنند بیش از درخشندگی ناشی از واپاشی رادیواکتیو باشد. با شفاف شدن مواد دفع شده، اخترشناسان می‌توانند ساختار پیچیدة طیف خطی را در حوزة فروسرخ مشاهده کنند و از روی آن به ماهیت فرایندهای سنتز هسته‌ای در جریان تکامل ستارة اصلی پی ببرند.این خطوط را اکنون بتدریج می‌توان در طیف مواد دفع شده دید.
مدتهای مدید منجمان،چگالش ماده و تشکیل دانه‌های ریز را در بادهای ستاره‌ای ابرغول های پیر و در مواد دفع شدة ابر نواخترهای نوع II، امکان پذیر می‌شمردند.در دوران حیات ما،SN1987A اولین نواختری است که روشنی‌اش به اندازه‌ای هست که بتوان با مشاهدات فروسرخ اطلاعات جامعی دربارة فرایندهای تشکیل غبار گرد آورد. غبار علاوه بر گسیل اشعة گرمایی فروسرخ،می‌تواند به میزان قابل ملاحظه‌ای مانع عبور اشعة مرئی از ناحیة مرکزی شود. اگر پیوستة غبار از نظر اپتیکی کدر باشد و همة فوتون ها بجز اشعة گاما را جذب کند، نوعی کالریمتر برای درخشندگی الکترومغناطیسی مولد مرکزی به شمار خواهد رفت.
برآورد مدت زمان لازم برای تشکیل دانه‌های غبار بستگی به سرعت انبساط مواد دفع شده و رشد درخشندگی مولد مرکزی انرژی دارد. این پارامترها مشخص می‌کنند که ماده دفع شده چه موقع به نقطة چگالش می‌رسد. در بهترین تخمین هایی که اخیراً گزارش شده و مبتنی بر جریان های کم سرعت مواد دفع شدة سرشار از عناصر سنگین است،شروع زمان چگالش از سال آینده تا 10 سال دیگر پیش‌بینی می‌شود. اندازه‌گیری پهنای خطوط فروسرخ که نشان دهندة میزان حرکات گرمایی است حاکی از دمایی در حدود دهندة میزان حرکات گرمایی است حاکی از دمایی در حدود K3000 در مواد دفع شده است. تا دما به K1000 نرسد تشکیل غبار ممکن نیست. با توجه به سرعت انبساط و به شرط ثابت ماندن درخشندگی مولد مرکزی انرژی،رسیدن به چنین دمایی ده سال طول می‌کشد.
اشعة گامای رادیواکتیویتة 56CO می‌تواند مانع تشکیل غبار شود. اخیراً در طیف فروسرخ خطی گسیلشی دیده شده است که احتمالاً به کبالت مربوط می‌شود. از آنجا که مواد دفع شده هنوز از نظر اپتیکی رقیق نشده‌اند، مشاهدة بالا این گمان را تقویت می‌کند که ناحیة بیرونی مواد دفع شده به 56CO آلوده است. در این صورت مواد دفع شده ممکن است تماماً در حال درخشش باشند و غبار، جز در صورتی که یکسره در پوششی خارجی متمرکز شده باشد، نمی‌تواند مانع نورمرئی شود. بنابراین منحنی نورمرئی و شار فروسرخ، هیچکدام دلالت بر تشکیل غبار ندارند.
پژواک های نوری هم در SN1987A مشاهده شده است. این پژواک ها را می‌توان به گرم شدن مستقیم غباری نسبت داد که قبلاً در بادهای ستاره‌ای ابرغول اولیه تولید شده است. هم چنین می‌شود آن ها را به حساب بازتابهای انفجار ابرنواختری از ابرهایی میان ـ ستاره‌‌ای گذاشت.اشعه،که با سرعت نور منتشر می‌شود (که خیلی بیشتر از سرعت انبساط مواد است) می‌تواند از موادی انعکاس پیدا کند که قبلاً در ورای غبار موجود در مواد دفع شده، وجود داشته است. برای تفکیک پژواک های نوری از نور ناشی از خود مواد دفع شده باید اندازه‌ گیری هایی،با وسعت زاویة زیاد، از منطقة گسیل اشعه انجام شود. انعکاس نور از مادة میان ـ ستاره‌ای زمینه،تا فاصلة چند صد سال نوری از ابرنواختر، ممکن است یک "سحابی خیالی" به وجود بیاورد. چنین سحابی هایی می‌توانند، به ظاهر با سرعتی بسیار بیشتر از سرعت نور "منبسط" شوند.این پدیده، شبیه "انبساط فوق نوری" منابع رادیویی فراکهکشانی است.
اثر "سحابی خیالی" که به طرز زیبایی وجود ابرهای میان ـ ستاره‌ای را ثابت می‌کند، اخیراً با عکس برداری از SN1987A تأیید شده است. طیف های بدست آمده نشان می‌دهد که نور کمان های نو‌پدیدی که 30 و 50 ثانیه قوس از ابرنواختر SN1987A فاصله دارند با نوری که بلافاصله بعد از انفجار ابرنواختر در گذشته ساطع شد، یکسان است. وسعت پژواک های نوری گرمایی،که معلول گرم شدن مستقیم و یا انعکاس از ماده‌ای است که بدواً وجود داشته، فعلاً در حدود یک ثانیه قوس است. ولی مقیاس منطقة گسیل اشعة گرمایی از غبار در حالِ چگالشِ مادة دفع شده تقریباً 30 مرتبه کوچکتر است.
طیف‌‌نمایی اپتیکی، وجود گاز را،پیش از انفجار ابرنواختر، آشکار کرده است. چندسال دیگر وقتی که موج انفجار ابرنواختر به ماده‌ای برسد که قبل انفجار، از طریق بادهای ستاره‌ای ابرغول اولیه دفع شده است، درخشش مرئی ابرنواختر به طرز خیره کننده‌ای افزایش خواهد یافت. چنین "انفجارهای" دوباره‌ای می‌توانند ظهور مجدد ابرنواخترهای تاریخی را، که گزارش های چندی از آن ها وجود دارد، توضیح بدهند. چنین بر هم‌کنشی می‌تواند منجر به پژواک های گرمایی (فروسرخ) ثانوی بشود.