اگر ستاره‌ای در نزدیکی زمین منفجر شود، چه اتفاقی می‌افتد؟
اگر رویداد انفجار کیهانی مثل ابرنواختر یا گران‌نواختر در نزدیکی زمین منتشر شود، چه پیامدهایی برای زمین و ساکنان آن خواهد داشت؟
اول صبح؛ ستاره‌های در حال انفجار یکی از مخاطراتی هستند که حیات در کیهان با آن‌ها روبه‌رو می‌شود؛ اما انفجاری در نزدیکی زمین می‌تواند پیامدهایی مثل یک فاجعه‌ی کامل تا چشم‌اندازی زیبا را به دنبال داشته باشد و همه‌چیز به مقیاس و نزدیکی انفجار وابسته است. پیش از پرداختن به این موضوع در ابتدا بگذارید واژه‌ی انفجار را توضیح دهیم.
آیا ستاره‌ها واقعا منفجر می‌شوند؟
براساس تعریفی وسیع، باید بگوییم خورشید به‌صورت منظم و به‌ویژه هنگامی که در بیشینه خورشیدی قرار دارد منفجر می‌شود. شراره‌های خورشیدی و خروج جرم از تاج خورشیدی از انواع انفجارها به شمار می‌روند. اغلب اوقات این انفجارها تا حد جزئی در ارتباطات رادیویی تداخل ایجاد می‌کنند و باعث می‌شوند برخی ماهواره‌ها از مدار خارج شوند. همچنین افراد خوش‌شانس می‌توانند جلوه‌های نوری زیبایی را در آسمان شب ببینند. ما می‌دانیم چنین انفجارهایی می‌توانند در صورت‌عدم آمادگی برای تمدن‌های پیشرفته خطرناک باشند.
اما برخی ستاره‌ها ممکن است بسیار شدیدتر از خورشید منفجر شوند. جرم خورشید حداقل هشت برابر کمتر از جرم لازم برای فروپاشی ابرنواختر نوع ۲ (فروپاشی هسته) است. دیگر انواع انفجار ازجمله نواختر یا ابرنواختر نوع Ia مستلزم این هستند که دو ستاره در مدار بسیار نزدیکی به یکدیگر قرار بگیرند؛ بنابراین این سرنوشت هم در انتظار منظومه شمسی نیست. گران‌نواختر یا کیلونوا به هر دو شرایط نیاز دارد: دو ستاره کلان‌جرم که به اندازه‌ی کافی نزدیک هستند و پس از فرآیند انفجار ابرنواختر مستقل در نهایت با یکدیگر برخورد می‌کنند.
بقایای ابرنواختر کپلر، جدیدترین ابرنواختر شناخته شده در کهکشان راه شیری. این ابرنواختر در فاصله ۲۰ هزار سال نوری هیچ پیامد منفی برای زمین ندارد.
اگر ستاره‌ای که به اندازه‌ی خورشید به ما نزدیک است، یکی از رویدادهای فوق را تجربه کند، حیات روی زمین در معرض پرتوهای شدید قرار می‌گیرد و در برخی نمونه‌ها کل سیاره ممکن است از منظومه شمسی دفع شود. مزیت قرار گرفتن در مدار ستاره‌ای با جرم متوسط بدون همراه ستاره‌ای این است که چنین فاجعه‌ای ما را تهدید نمی‌کند.
از سوی دیگر، حتی پروکسیما قنطورس، نزدیک‌ترین ستاره پس از خورشید به ما انفجارهایی بسیار وسیع‌تر از خورشید را تجربه می‌کند که ما هرگز تا زمان پیشرفت اخیر در تلسکوپ‌ها شاهدشان نبودیم.
پیامدهای ابرنواختر ستاره نزدیک به زمین
وقتی ستاره‌ای با جرم بیش از هشت برابر جرم خورشید به پایان عمر خود برسد، به شکل ابرنواختر منفجر می‌شود. این اتفاق می‌تواند آثار مهلکی بر هر جرم موجود در مدار ستاره داشته باشد. از سوی دیگر همان‌طور که داگلاس آدامز، نویسنده‌ی آمریکایی به ما یادآوری می‌کند، فضا بسیار بسیار بزرگ است و فاصله‌ی زیاد امنیت را برایمان به ارمغان می‌آورد.
در مقیاس کیهانی، ابر ماژلانی بزرگ در فاصله‌ی نزدیکی از ما قرار دارد؛ کمتر از یک صدهزارم فاصله با دورترین کهکشانی که شاهد بوده‌ایم. با این‌حال وقتی ابرنواختر در این ابر در سال ۱۹۸۷ منفجر شد، با چشم غیرمسلح قابل دیدن بود و فیزیکدان‌ها از اینکه توانستند فرآورده‌هایی مثل نوترینو را شناسایی کنند، شگفت‌زده شدند.
انفجار ابرنواختر می‌تواند یک سیاره را از منظومه‌اش دفع کند
حتی داخل کهکشان راه شیری، ابرنواخترهای متعددی در تاریخ مکتوب مشاهده شده‌اند، اما هیچ‌کدام از آن‌ها به جز بحران اعتقادی، آسیبی جدی برای ساکنین زمین به دنبال نداشتند. مشهورترین ابرنواختر در سال ۱۰۵۴ میلادی رخ داد و میراث آن سحابی خرچنگ بود. نوری درخشان‌تر از سیاره زهره در آسمان ممکن است کمی تعادل بین شکارچیان شبانه و طعمه‌ها را تغییر داده باشد، اما مطمئنا هیچ عواقب پایداری نداشته است.
منظور از نزدیک چیست؟
در محدوده میانی همه چیز جالب می‌شود؛ یعنی منطقه‌ای که به اندازه‌ی کافی از زمین دور است که دربردارنده‌ی ستاره‌هایی با سرنوشت احتمالی ابرنواختر باشد، اما از سویی به اندازه‌ای نزدیک است که امکان دارد موجب نگرانی ما شود.
رسوب‌های اعماق اقیانوسی، جهش‌هایی را در عناصر رادیواکتیو به ویژه آهن ۶۰ در حدود ۳ میلیون و ۸ میلیون سال پیش نشان می‌دهند. گرچه این موضوع هنوز مورد بحث است، بسیاری از دانشمندان این شواهد را به افزایش تشعشعات ابرنواختر نسبت می‌دهند.
بحث درباره‌ی مقدار آسیب رویدادهای ابرنواختر ادامه دارد. گرچه تلاش‌هایی برای ایجاد ارتباط بین انفجارهای محتمل با تغییرات اقلیم و ناپدید شدن برخی گونه‌ها صورت گرفته‌اند، این ارتباط هنوز مبهم است. قطعا می‌دانیم هیچ انقراض جمعی مانند پایان دوران دایناسورها در آن زمان وجود نداشته است. انتظار داریم تکرار این اتفاق آثار منفی نسبتا کمی داشته باشد. برای مثال افزایش پرتوها می‌تواند عامل افزایش سرطان باشد؛ اما عواقب آن بسیار کوچک‌تر از اقدامات خود بشریت هستند.
حتی با فرض اینکه ابرنواخترهای ماقبل تاریخی اتفاق افتاده باشند، نمی‌دانیم چقدر دور بوده‌اند؛ اما فاصله‌هایی مثل ۱۰۰ تا ۶۰۰ سال نوری پیشنهاد شده‌اند؛ بنابراین برای اینکه اتفاق‌های جدی رخ دهند، ابرنواختر باید در فاصله‌ی نزدیک‌تری قرار داشته باشد.
سحابی اتا کارینا یکی از بزرگ‌ترین ستاره‌های محدوده‌ی کهکشانی ما را پس از انفجار قرن نوزدهم احاطه کرد
محدوده خطر
تصور می‌شود که ابرنواختری در فاصله‌ی ۳۰ سال نوری از زمین می‌تواند خطرهای جدی را به بار آورد. اگر به اندازه‌ی کافی نزدیک باشیم، گرما و نور منتشر شده از این رویداد می‌تواند دمای سیاره را به شکل چشمگیری بالا ببرد و مانند خورشید دوم عمل کند. درهمین‌حال، پرتوهای پرانرژی می‌توانند آثار منفی بر جو فوقانی داشته باشند. این پیامدها ممکن است پس از یک ماه یا اندکی بیشتر ناپدید شوند؛ اما تا آن زمان احتمالا فرصت برای بقای بخش عمده‌ی از حیات زمینی دیگر از دست رفته است. به مدت هزاران سال پس از این اتفاق، پروتون‌ها و الکترون‌های پرسرعت زمین را بمباران می‌کنند و لایه‌ی اوزون را از بین می‌برند.
آثار ابرنواختر تابع قانون مربع معکوس هستند؛ بنابراین ابرنواختری در فاصله‌ی ۱۰۰ سال نوری، یک دهم ابرنواختری در فاصله‌ی ۲۰ سال نوری تأثیر دارد. در فاصله‌ی ۲۰۰ سال نوری این اثر یک چهاردهم ابرنواختر در فاصله‌ی ۳۰ سال نوری خواهد بود. چنین اثری به اندازه‌ی کافی کوچک است و ما ایمن خواهیم بود. با این‌حال در کهکشانی با قطر ۱۰۰ هزار سال نوری، ۲۰۰ سال نوری فاصله‌ی نزدیکی به شمار می‌رود.
ابط‌الجوزا نزدیک‌ترین ستاره‌ای است که به عنوان کاندید کوتاه‌مدت ابرنواختر به شمار می‌رود، گرچه احتمالا این انفجار ممکن است تا یک میلیون سال آینده به تعویق بیفتد. اندازه‌گیری مسافت این ستاره چالش‌های عجیبی دارد اما تخمین‌ها بین ۵۳۰ تا ۹۰۰ سال نوری است و آن را خارج از محدوده‌ی نگرانی‌ها قرار می‌دهد.
ابط‌الجوزا نزدیک‌ترین ستاره‌ای است که به عنوان کاندید کوتاه‌مدت ابرنواختر به شمار می‌رود
ستاره‌های دیگری هم با جرم کافی برای تبدیل‌شدن به ابرنواختر وجود دارند که در فاصله‌ی نزدیک‌تری نسبت به ابط‌الجوزا قرار گرفته‌اند. این ستاره‌ها بی‌ژوبین و آلفا صلیب نامیده می‌شوند و با اینکه میلیون‌ها سال با انفجار ابرنواختر دارند، فاصله‌شان با زمین به ۳۰۰ سال نوری می‌رسد.
نزدیک‌ترین کاندید ابرنواختر به هیچ‌عنوان ستاره‌ای غول‌پیکر نیست. IK Pegasi یک منظومه دوتایی است که حداقل برخی ویژگی‌های لازم برای ایجاد ابرنواختر نوع ۱a را دارد. با این‌حال منظومه‌های این‌چنینی آهسته‌تر از ابرنواخترهای فروپاشی هسته به تکامل می‌رسند و خطر باز هم از ما دور است.
نمونه‌های استثنا
گرچه به طور کلی ستاره‌های در حال انفجار در فاصله‌ی بیش از ۳۰ تا ۵۰ سال نوری تهدیدی به شمار نمی‌روند، استثناهایی هم وجود دارند. برخی ابرنواخترها بیشترین بخش از انرژی خود را به شکل پرتوهای ایکس آزاد می‌کنند. قرار گرفتن در فاصله‌ی ۱۰۰ تا ۱۶۰ سال نوری از یکی از ابرنواخترهای پرانرژی پرتوی ایکس می‌تواند لایه‌ی اوزون را حتی شدیدتر از کلروفلوئوروکربن‌ها از بین ببرد. بدون وجود لایه اوزون، سطح زمین در معرض مقادیر کشنده‌ای از نورهای فرابنفش خورشید قرار می‌گیرد که می‌تواند باعث انقراض جمعی شود.
گران‌نواخترها یا کیلونواها به شکل چشمگیری قدرتمندتر از ابرنواخترهای معمولی هستند، گرچه به ندرت رخ می‌دهند. منطقه‌ی خطر برای این رویدادها به شکل قابل توجهی بزرگ‌تر است. برخی ستاره‌شناس‌ها بر این باورند ستاره‌ی غول‌پیکر اتا کارینا یکی از کاندیدهای گران‌نواختر است که ممکن است به زودی منفجر شود.
در قرن نوزدهم، اتا کارینا بخش زیادی از انرژی خود را طی رویداد ابرنواختر معمولی در دوره‌ای چندساله به جای چند ماه از دست داد و همچنان به حیاتش ادامه داد. با این‌حال این ستاره ۷۵۰۰ سال نوری از ما فاصله دارد. اگر گران‌نواختری در این فاصله رخ دهد صرفا مانند ابرنواختری در فاصله چندصد سال نوری به نظر می‌رسد؛ فاصله‌ای امن از چشم‌انداز ما.
یک نگرانی دیگر این است که برخی انفجارهای ستاره‌ای مقدار زیادی از انرژی‌شان را به شکل فواره‌هایی با عرض چند درجه منتشر می‌کند و باعث تولید انفجارهای پرتوی گاما می‌شوند؛ بنابراین اگر زمین در محدوده‌ی قیف این فواره‌ها قرار بگیرد، انفجاری قدرتمند از فاصله‌ی قابل انتظار را شاهد خواهیم بود. در چنین نمونه‌ی ناخوشایندی، قرار گرفتن در فاصله چندصد سال نوری یا حتی چند هزار سال نوری می‌تواند باعث افزایش پرتوهای گاما به یک باره شود که لایه اوزون را از بین می‌برد.
روی دیگر قضیه این است که برای افرادی که خارج از محدوده‌ی قیف‌ها قرار دارند، در صورتی که انفجار کروی باشد، پرتوها کمتر از حد انتظار ظاهر می‌شوند. برای مثال ممکن است در فاصله ۲۰ تا ۳۰ سال نوری از چنین انفجاری باشیم و در صورت قرار داشتن خارج از قیف چندان هم تحت تأثیر قرار نگیریم.
ما هنوز در حال یادگیری درباره‌ی رویدادهای انفجاری کیهانی هستیم. اولین گران‌نواختر در سال ۲۰۱۷ مشاهده شد، بنابراین ممکن است دسته‌های دیگری از این رویدادها یا انواع خاصی از آن‌هایی که درباره‌شان می‌دانیم وجود داشته باشند که در فواصل دورتر هم خطرناک باشند. بااین‌حال حداقل فعلا به نظر می‌رسد رویدادهای ناشناخته کمیاب‌تر هستند.