التفاعلات النووية المتسلسلة قد تكون السبب في إشعال فتيل السوبر نوفا

التفاعلات النووية المتسلسلة قد تكون السبب في إشعال فتيل السوبر نوفا

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
هناك اقتراحٌ جديدٌ مقدمٌ بأن سبب انفجار النجم (القزم الأبيض – White Dwarf) في صورة مستعر أعظم (سوبرنوفا – Supernova) هو وجود مكافئ للقنبلة النووية في قلب هذا النجم،[1] وهذا التفسير مختلف عن التفسير الذي تجده في الكتب والمراجع، بأن السوبرنوفا تحدث نتيجة عدم الاستقرار الناتج عن امتصاص أحد النجوم القزمة البيضاء كتلة من النجم الآخر في نظام نجمي ثنائي، والباحثون الذين يقترحون هذا السيناريو يقولون إن تبلور اليورانيوم الموجود في لب النجم أثناء عملية تبريد اللب قد تؤدي إلى انفجار انشطار نووي طارد، وانفجار الانشطار بدوره قد يؤدي إلى انفجار اندماج نووي أشبه بالقنبلة الهيدروجينية للعناصر الأخف الموجودة في النجم، مما يؤدي إلى حدوث ظاهرة السوبرنوفا.

هناك العديد من الأسئلة حول هذه العملية يتبقى للعلماء إجابتها، لكن الخبراء يرون أن هذه النظرية تستحق الاستكشاف.

التفاعلات النويية المتسلسلة قد تكون السبب في إشعال فتيل السوبر نوفا
مستعر أعظم (سوبرنوفا) من النوع 1A، المصدر: NASA/ESA.

القزم الأبيض هو نجم عالي الكثافة جدًا، بكتلة تقترب من كتلة الشمس، ولكن في حجم مساوٍ لحجم الأرض تقريبًا، وهذه النجوم تتكون من نجوم مثل الشمس، بعد أن تتكثف تحت تأثير جاذبيتها، نتيجة إحراق معظم وقودها. بعض النجوم القزمة البيضاء تنهي حياتها في صورة سوبرنوفا من النوع 1A، والذي يعتقد أنه يحدث فقط في حالة ما إذا كان النجم القزم الأبيض فرد من نظام نجمي ثنائي، لأن قزم أبيض منفرد سيكون في حالة استقرار تمنعه من الانفجار بهذه الصورة العنيفة.

ولكن العالمان (تشارلز هورويتز – Charles Horowitz)  من جامعة إنديانا و(مات كابلان – Matt Caplan) من جامعة إلينوي أشارا إلى أن العناصر الثقيلة ومن ضمنها اليورانيوم هي من أوائل العناصر التي تتحول إلى الحالة الصلبة عندما يبدأ باطن القزم الأبيض في البرودة، وعملية التبريد والتصلب تفصل المخلوط شبيه البلازما إلى عناصره فيما يعرف بعملية (فصل الحالة – Phase separation).

وأنوية اليورانيوم تتعرض إلى انشطار نووي تلقائي في بعض الأحيان، محولًا إياها إلى أنوية أصغر، مما يؤدي إلى إنتاج الطاقة أثناء العملية وبعض الجسيمات الأولية مثل النيوترونات، التي بدورها قادرة على التسبب في انشطار أنوية اليورانيوم المجاورة، وإن كانت كتلة اليورانيوم أكثر من الكمية الحرجة، فإن عملية الانشطار النووي قد تتحول إلى تفاعل تسلسلي مستدام مما يؤدي إلى إنتاج كمية هائلة من الطاقة النووي تمامًا كما يحدث في قنابل الانشطار النووي.

التفاعلات النويية المتسلسلة قد تكون السبب في إشعال فتيل السوبر نوفا
محاكاة حاسوبية لبلورة من اليورانيوم (باللون البرتقالي) تتكون في وسط سائل من الأكسجين والكربون (باللون الأبيض)، الحالة التي يفترض أنها تحدث داخل النجم القزم الأبيض. المصدر:C. J. Horowitz and M. E. Caplan

هورويتز وكابلان قاما بإجراء الحسابات والمحاكاة الحاسوبية ووجدا أن الكتلة الحرجة من اليورانيوم يمكنها بلا شك أن تتبلور من الخليط الأشبه بالبلازما داخل القزم الأبيض البارد، وإن انفجر اليورانيوم فإن الحرارة والضغط داخل داخل اللب النجمي قد يكونا كافيين لبدء عملية الاندماج الننوي للعناصر الأخف وبالأخص الأكسجين والكربون.

وكما يقول هورويتز، فإن ملاحظة علامة مميزة لهذه العملية قد يحتاج إلى مجهود كبير، ولكنه يعتقد أن عمليات محاكاة انفجار اندماج الكربون في مكان معين كما توقعه هو وكابلان -بالقرب من مركز النجم- قد يكشف الغطاء عن بعض الملامح المميزة في أطياف السوبرنوفا.

يقول العالم ستان ووسلي، عالم الفيزياء الفلكية بجامعة كاليفورنيا سانتا كروز UCSC، إن “هذا العمل[1] يقدم فكرة جديدة كليًا.” وقد أضاف أنه “يمكن إنشاء سوبرنوفا من النوع 1A بأكثر من طريقة، ولكن هذا الاقتراح هو الأكثر ابتكارًا من بين الاقتراحات التي سمعتها منذ مدة”.

ولكنه أضاف أنه ما زال هناك الكثير من العمل الذي لا بد من إنجازه لتأكيد الاستنتاجات، ومن التساؤلات التي قدمها هي “هل اليورانيوم الذي سيتبلور نقي بما فيه الكفاية؟” وقد رد هورويتز: “الأمر غير مؤكد إلى الآن، وإلى هذه اللحظة فإننا نعتقد بأن المادة الصلبة غنية جدًا باليورانيوم، ونحن الآن نعمل على برامج محاكاة الديناميكا الجزيئية للوصول إلى إجابة”.

يعتقد باول برادلي، العالم في معمل لوس ألاموس في ولاية نيو ميكسيكو أنه قد لا يكون هناك كمية كافية من نظير اليورانيوم (يورانيوم -235) وأن الظروف داخل النجم قد لا تدعم وجود تفاعل نووي متسلسل، وحتى إن وجد انفجار نووي اندماجي نتيجة اندماج الكاربون، فإن برادلي لا يعتقد ان هذا سيكون كافيًا لتفجير النجم في صورة سوبرنوفا.

وفي النهاية، فإن هورويتز وكابلان محقان في وصف هذه الفكرة كفرضية في هذه المرحلة، لكن هذه الفرضية تستحق البحث والاستطلاع.