Наука и космос

Взрыв сверхновой

Взрыв сверхновой звезды

По какой причине происходит взрыв сверхновой звезды? Железо не может выделять энергию в результате синтеза, потому что оно требует больше энергии, чем выделяет. Таким образом, железное ядро ​​продолжает подвергаться гравитации, которая выталкивает электроны ближе к ядрам, чем позволяет квантовый предел, и они исчезают, объединяясь с протонами, образуя нейтроны, испуская нейтрино в процессе.

Механизм взрыва сверхновой

Как только этот процесс начинается, в доли секунды, железное ядро ​​размером с Землю и с массой, подобной нашему Солнцу, разрушается в шар нейтронов в несколько километров в поперечнике. Этот гравитационный коллапс высвобождает огромное количество энергии, более чем в 100 раз превышающее то, что излучает наше Солнце в течение всей его жизни в 10 миллиардов лет.

Эта энергия уносит внешние слои звезды в космос в результате гигантского взрыва, называемого сверхновой (множественное число: сверхновые.) Оставленный позади шар нейтронов называется нейтронной звездой и невероятно плотен. В некоторых случаях оставшаяся масса достаточно велика, чтобы сила тяжести продолжала разрушать ядро, пока оно не превратилось в черную дыру.

Последствия взрыва сверхновой

Взрыв посылает ударную волну с бывшей поверхности звезды со скоростью 10 000 км / с, которая нагревается, и сияет в течение недели. Эта ударная волна сжимает материал, через который она проходит, и является единственным местом, где производятся многие элементы, такие как цинк, серебро, олово, золото, ртуть, свинец и уран. В течение нескольких месяцев газы охлаждаются, исчезают в яркости и присоединяются к обломкам межзвездного пространства. В этом мусоре есть все элементы, которые были созданы в ядре звезды. Миллионы или миллиарды лет спустя этот мусор может быть включен в новые звезды. Тот факт, что Земля содержит элементы, которые производятся только в сверхновых, является доказательством того, что наша солнечная система, планета и тела содержат материал, который давно был создан сверхновой.

Ближайший взрыв сверхновой

Крабовидная туманность является остатком сверхновой, которая взорвалась в 1054 году нашей эры. Когда Бетельгейзе взорвется, как сверхновая, она будет более чем в 10 раз ярче полной луны на нашем небе. До нее всего 640 световых лет, и возможно взрыв этой сверхновой с земли пока еще не виден, потому что свет от взрыва не дошел до нас.

Типы сверхновых

Сверхновые возникают в звездах с массой по крайней мере 8 солнечных масс. Доктор Мелисса Грэм  описывает различные типы сверхновых.

Так же, как есть разные типы звезд, существуют разные типы сверхновых. Они классифицируются эмпирически на основе элементов, определенных в их спектре, Описанные выше  коллапсы ядра сверхновых называются Типом II, если они содержат водород, Типом Ib, если они содержат гелий, и Типом Ic, если ни водород, ни гелий в них не присутствуют.

Хотя эти категории были первоначально определены на основе наблюдательных данных, астрономы теперь лучше понимают физические различия звезд-прародителей,  причины взрыва сверхновых,  которые приводят к этим классификациям.

Как описано выше, массивная звезда становится похожей на лук с самым тяжелым элементом, железом, слитым в центре, и концентрическими оболочками более легких элементов с гелием и водородом. Так как тип Ib не содержит водород, но показывает гелий, это указывает на то, что во время коллапса ядра звезда не имела водородной оболочки.

Аналогично, тип Ic не имеет ни водородной, ни гелиевой оболочки, и их спектры показывают тяжелые элементы, такие как железо из ядра. Как это могло произойти?

В массивных звездах, которые горят горячо и ярко, радиационное давление достаточно велико, чтобы оторвать внешние слои от звезды. В более массивных звездах больше массы теряется от внешних оболочек – поэтому ожидается, что звезды от 8 до 20 масс Солнца станут Типом II, а более массивные звезды – Типом Ib и Ic. Эта гипотеза была подтверждена для некоторых из ближайших к нам сверхновых, например, когда массивная звезда, видимая на фото до взрыва сверхновой, исчезала.

Существует еще одна эмпирическая классификация сверхновых, называемая типом Ia. Как и в случае с типом Ic, тип Ia не содержит водород или гелий, но у них очень сильные линии поглощения кремния, а также железо.

Процесс взрыва сверхновой Ia

Все звезды типа Ia очень яркие, и имеют схожие внутренние показатели светимости – это означает, что все они выделяют одинаковое количество энергии, и ее много. Эти характеристики указывают на то, что она вызваны не коллапсом ядра звезды, а термоядерными взрывами с 1,4 солнечной массы.

Звезда, которая изначально имеет 2-8 солнечных масс, недостаточно горячая, чтобы плавить элементы тяжелее углерода и кислорода. На этом этапе звезда охлаждается, сжимается, теряет большую часть своей массы во время фазы планетарной туманности, и становится звездой COWD.

Эти звезды очень плотные – у них масса Солнца, но размером они с Землю – и стабильны только тогда, когда их масса меньше 1,4. Однако, если у COWD есть бинарный спутник, он может расти и расти. В процессе взрыва сверхновой звезды, при критической массе термоядерная реакция плавит большую часть материала с радиоактивным никелем за считанные секунды, который затем распадается на железо.

Оставшийся материал сжигается в более легкие элементы, такие как кремний. Хотя звезды COWD слишком слабые для прямого подтверждения их в качестве прародителя, они являются единственным известным физическим сценарием, который одновременно объясняет яркость, сходство и спектры сверхновых типа Ia.

Вы можете обсудить эту статью на нашем форуме, достаточно нажать на кнопку ниже.

Метки
Обсудить статью на форуме

Администратор

Впереди еще много нового!

Related Articles

Back to top button
Close