تعمل “رقاقات الثلج” المشعة مثل أصغر القنابل النووية في الكون

بالعربي/ قد تفسر رقاقات الثلج الصغيرة من اليورانيوم المشع التي تسبب انفجارات نووية ضخمة بعض الانفجارات النجمية الأكثر غموضًا في الكون.

عندما تموت النجوم الصغيرة ، تبرد لتصبح قشور من ذواتها السابقة المعروفة باسم الأقزام البيضاء. يقترح بحث جديد أن ذرات اليورانيوم تغرق في مراكز هذه النجوم القزمة البيضاء المسنة عندما تبرد وتتجمد في بلورات تشبه ندفة الثلج لا يزيد حجمها عن حبيبات الرمل. هناك ، يمكن أن تكون هذه “رقاقات الثلج” بمثابة بعض من أصغر القنابل النووية في الكون ، لتصبح “الشرارة التي تطلق برميل البارود” ، كما قال مؤلف مشارك في الدراسة مات كابلان ، عالم الفيزياء النظرية في جامعة ولاية إلينوي. 

قال كابلان لـ Live Science: “من المهم أن نفهم كيف تحدث هذه الانفجارات لجميع أنواع التطبيقات ، من إنتاج العناصر إلى توسع الكون”. 

هذه الانفجارات النجمية الخافتة بشكل غير عادي هي جزء من فئة تعرف باسم المستعرات الأعظمية من النوع Ia. عادة ، يعتقد العلماء أن هذه الانفجارات تحدث عندما يصل نجم قزم أبيض إلى كتلة حرجة بعد سحب الغاز من نجم مرافق يكون القزم الأبيض في مداره. نظرًا لأن المستعرات الأعظمية من النوع Ia تنفجر عندما تصل إلى نفس الكتلة ، فإنها تتمتع بنفس السطوع. يسمح هذا السطوع المنتظم باستخدامها كمعيار يتم من خلاله قياس مسافات t في الكون. 

ومع ذلك ، فقد لاحظ علماء الفلك بعض المستعرات الأعظمية من النوع Ia التي تكون أضعف قليلاً مما ينبغي أن تكون. يقترح البحث الجديد ، الذي تم قبوله في مجلة Physical Review Letters ، تفسيراً يمكن أن تنفجر فيه الأقزام البيضاء منخفضة الكتلة التي ليس لها رفيق ثنائي على شكل مستعرات عظمى من تلقاء نفسها – حتى بدون احتساء كتلة من نجم قريب. 

قال المؤلف المشارك للدراسة تشاك هورويتز ، عالم الفيزياء الفلكية النووية في جامعة إنديانا ، لـ Live Science: “ربما لا نحتاج إلى رفيق”. “ربما يمكن أن ينفجر نجم بمفرده.”

ولادة قنبلة ذرية نجمية

الأقزام البيضاء هي النوى المتبقية من النجوم التي تقل كتلتها عن 10 أضعاف كتلة الشمس. بعد أن تخلصت الأقزام البيضاء من طبقاتها الخارجية ، فإنها كرات باردة غير محترقة تتكون في الغالب من الكربون والأكسجين مع بعض العناصر الأخرى ، مثل اليورانيوم ، التي يتم رشها فيها. وعندما تبرد ببطء على مدى مئات الآلاف من السنين ، تتجمد ذراتها ، مع أثقل الذرات – مثل اليورانيوم – يغرق في اللب ويتصلب أولاً. 

تقليديا ، اعتقد العلماء أن هذه الأقزام البيضاء ، عندما تكون منفردة ، تتضاءل في النهاية إلى قشور باردة ومظلمة. لكن العلماء قالوا إنه في بعض الحالات ، يمكن أن تمهد هذه العملية الطريق لانفجار ضخم يشبه القنبلة النووية. عندما تصطدم ذرات اليورانيوم الغارقة ببعضها البعض ، فإنها تتجمد ، وتشكل رقاقات ثلجية صغيرة مشعة. في غضون ساعة من تكوين ندفة الثلج ، يمكن أن يصطدم نيوترون مارق في اللب ندفة الثلج ، مما يؤدي إلى الانشطار – التفاعل النووي الذي تنقسم فيه الذرة. يمكن أن يؤدي هذا الانشطار إلى إطلاق تفاعل متسلسل ، مشابه لذلك الموجود في القنبلة النووية ، مما يؤدي في النهاية إلى إشعال بقية النجم وتسبب في انفجار القزم الأبيض كمستعر أعظم من تلقاء نفسه. 

ولكن لكي يحدث هذا التفاعل المتسلسل ، يجب أن يكون هناك الكثير من نظير اليورانيوم -235 المشع. نظرًا لأن هذا النظير يتحلل بشكل طبيعي بمرور الوقت ، فإن هذا النوع من الانفجار ممكن فقط في النجوم الأكبر ، والتي لها أقصر فترات عمر. النجوم الأصغر ، مثل الشمس ، حوالي 5 مليارات سنة في المستقبل عندما تموت ، لن يكون لديها ما يكفي من اليورانيوم 235 لمثل هذه الانفجارات بحلول الوقت الذي أصبحت فيه أقزامًا بيضاء. 

قوبلت الورقة الجديدة بتشكيك مهتم من قبل بعض العلماء. المحتوى ذو الصلة

قال رايان فولي ، عالم الفلك في جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز ، لموقع Live Science: “ إذا نجحت ، فستكون طريقة ممتعة حقًا للقيام بذلك”. ومع ذلك ، أشار فولي إلى أن المستعرات الأعظمية من النوع الأول الخافت تميل إلى أن تأتي من المجموعات القديمة من النجوم ، وليس تلك التي تحتوي في الغالب على نجوم أصغر ، حيث يحدث هذا النوع من الانفجار. قال فولي: “من بين النجوم الشابة ، هناك عدد قليل جدًا من المستعرات الأعظمية الخافتة من النوع Ia ، إن وجدت”.

بينما أظهر البحث أن هذه الآلية الجديدة ممكنة ماديًا ، إلا أنه ليس من الواضح بعد ما إذا كانت هذه الانفجارات الفردية تحدث بالفعل ، وكم مرة تحدث وكيف يتم تشغيل الانشطار الذي يغذيها بالضبط. 

قال كابلان لـ Live Science: “في الوقت الحالي ، نحن حريصون على إجراء عمليات محاكاة لمعرفة ما إذا كانت رقاقات الثلج يمكنها فعلاً إشعال سلسلة الانشطار لتنفجر النجم”. “حتى لو لم يشتعل بشكل كامل ، سيكون من المثير للاهتمام معرفة ما إذا كان هناك احتراق ضعيف أو خفيف في القلب.”

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com