Što je supernova - ili zašto zvijezde eksplodiraju, stvarajući svemir kakav poznajemo

glava supernove

Postoji nekoliko načina da zvijezda umre, ali općenito ljudi imaju tendenciju da zvijezde misle kao izlazak s praskom.

Izraz 'supernova' odnosi se na nevjerojatno energične eksplozije izazvane kada određene zvijezde dosegnu određene točke u svom životnom ciklusu. Supernove često mogu nakratko zasjeniti čitave galaksije milijardi zvijezda i izazvati krajnje uništenje na svemu nesretnom da bude unutar stotinjak svjetlosnih godina od događaja. Ali supernove nisu samo nevjerojatni prirodni događaji - oni to također jesu najvažnija vrsta događaja za razvoj složene materije i, produženo, života.



Ova kompozicija slike prikazuje potragu za supernovom, nadimkom Refsdal, pomoću NASA / ESA svemirskog teleskopa Hubble. Slika lijevo prikazuje dio promatranja dubokog polja nakupine galaksije MACS J1149.5 + 2223 iz programa Frontier Fields. Krug označava predviđeni položaj najnovije pojave supernove. Dolje desno je vidljiv Einsteinov križni događaj s kraja 2014. godine. Slika u gornjem desnom kutu prikazuje Hubbleova opažanja iz listopada 2015., snimljena na početku programa promatranja radi otkrivanja najnovije pojave supernove. Na slici dolje desno prikazano je otkriće Refsdal Supernove 11. prosinca 2015., kako je predviđalo nekoliko različitih modela.

Ova kompozicija slike prikazuje potragu za supernovom, nadimkom Refsdal, pomoću NASA / ESA svemirskog teleskopa Hubble. Slika lijevo prikazuje dio promatranja dubokog polja nakupine galaksije MACS J1149.5 + 2223 iz programa Frontier Fields. Krug označava predviđeni položaj najnovije pojave supernove. Dolje desno je vidljiv Einsteinov križni događaj s kraja 2014. godine. Slika u gornjem desnom kutu prikazuje Hubbleova opažanja iz listopada 2015., snimljena na početku programa promatranja radi otkrivanja najnovije pojave supernove. Na slici dolje desno prikazano je otkriće Refsdal Supernove 11. prosinca 2015., kako je predviđalo nekoliko različitih modela.



Umjetnici koncepcija prvih zvijezda. Zasluga za slike: Wikipedia

Umjetnici koncepcija prvih zvijezda. Zasluga za slike: Wikipedia

Prvo, zašto dolazi do supernove. U osnovi, kada se sabere dovoljno plina na jednom mjestu, on počinje imati dovoljno mase za vršenje značajne količine gravitacijske energije, najsnažnije usredotočene na središte rastućeg oblaka nalik sferi. Kada se ovaj tlak nađe iznad određene točke, atomi vodika u središtu kugle počinju se podvrgavati fuziji, što paljenje kugle plina u zvijezdu - sjajno! Ali u svakom trenutku, dok zvijezda nastavlja živjeti i gorjeti, a vjerojatno i stječe novu materiju, postoji međusobno djelovanje između vanjskog tlaka toplinske reakcije i unutarnjeg tlaka vlastite gravitacije zvijezde.



Kako zvijezda izgara milijardama godina, taj vanjski pritisak postaje sve slabiji, dok veličina gravitacijske sile ostaje uglavnom ista. Dakle, kako se mala ili srednja zvijezda hladi, njezin gravitacijski potencijal dominira, ali budući da je to prilično mala zvijezda, taj je potencijal preslab da bi učinio više od pukog držanja zvijezde na okupu. Ova sigurno ohlađena zvijezda naziva se bijeli patuljak. Prag mase ispod kojeg zvijezda neće stvoriti dovoljnu gravitacijsku silu da izazove supernovu naziva se Chandrasekhar granica, koja leži na oko 1,4 puta većoj masi Sunca. Ako ste manji od toga, možete očekivati ​​relativno tih zvjezdani izlaz.

supernova 5

Supernove su toliko sjajne da sjaje čak i na pozadini galaksija.

Međutim, ne trebamo odustati od nade da bi bijeli patuljak svoj život ipak mogao završiti vatrometom. Bijeli patuljci su na kraju krajeva još uvijek zvijezde i u principu ih se može ponovno stvoriti. To se može dogoditi na jedan od dva načina. Ili može prikupiti dovoljno mase da stvori apsurdno količinu tlaka u jezgri i stapaju ugljik (za razliku od vodika i helija), što uzrokuje odbjeglu reakciju fuzije koja uzrokuje eksploziju zvijezde.



S druge strane, ako je jezgra bijelog patuljka uglavnom napravljena od neona, kao što su neki, tada će se podvrgnuti kolapsu jezgre, za razliku od one koja je uopće zapalila zvijezdu. Ovaj super-kolaps također rezultira zvjezdanom eksplozijom, ali ovaj put iza sebe ostavlja neutronsku zvijezdu. To se gotovo uvijek događa u binarnim sustavima poput ovog sustav s dvije zvijezde, u kojem se jedna zvijezda polako približava Granici Chandrasekhar usisavajući materiju od svog partnera. Budući da astronomi trenutno ne mogu vidjeti što se nalazi u srži rastuće zvijezde, ne znaju kojim će od dva puta ići nakon što pređe tu granicu.

Ova slika ostatka supernove Tycho sadrži dokaze o sudaru dvostruke zvijezde.

Ova slika ostatka supernove Tycho sadrži dokaze o sudaru dvostruke zvijezde.

Dakle, to se događa kada a bijeli patuljak prolazi granicu Chandrasekhar, ali bijeli patuljci već se smatraju uglavnom mrtvim zvijezdama. Zvijezde veće od 1,4 sunca još za života (a mogu dobiti i puno, mnogo veće od toga) imaju različite životne cikluse. Crvena divovska zvijezda polako će gorjeti, a time će gravitacija dominirati kao i prije - ali ovaj put, ta gravitacija je dovoljno jaka da ako je ne nadoknadi fuzija, limenka stvoriti kolaps jezgre i pokrenuti supernovu. Zvijezde iznad 1,4 Sunčeve mase, ali ispod oko tri Sunčeve mase imaju tendenciju kolabiranja da bi stvorile neutronske zvijezde, slično poput kolapsa jezgre bijelog patuljka, viđenog gore.

Zvijezde teže od otprilike tri našeg sunca također se ruše, ali zapravo senastavi ići i mogu stvoriti crnu rupu. Ovo je najpoznatiji rezultat smrti zvijezde, no zapravo se događa samo u maloj manjini zvijezda. Crne rupe prilično su brojne u svemiru (na primjer, smatra se da je u središtu svake velike galaksije supermasivna crna rupa), ali i dalje su daleko rjeđe od ostalih vrsta zvjezdanih ostataka.

Umjetnik

Umjetnikov dojam o binarnom zvjezdanom sustavu. (Zasluga: NASA)

Postoje i drugi, rjeđi načini pokretanja supernove. Na primjer, dok će većina bijelih patuljaka koji stječu novu masu to činiti polako, uspinjući se prema Granici Chandrasekhar prije nego što eksplodiraju kad prođu, neke druge zvijezde dobit ćetvoj mase odjednom (poput izravnog sudara zvijezda) i raketnim putem,put prije te granice prije nego što su zaista imali priliku početi se urušavati. Te se vrste mogu uvelike razlikovati u smislu izlaza zračenja, a znanstvenike zanimaju njihovi kaotični, slabo razumljivi mehanizmi i implikacije.

supernova 2Supernove raznih vrsta zapravo imaju neke prilično korisne stvarne aplikacije, barem za astronome. Konkretno, čini se da supernove tipa Ia (tip bijelog patuljka koji se podvrgava fuziji ugljika odozgo) s vremena na vrijeme odašilju jednolike signale. To je dovelo do toga da su ih astronomski nazvali 'standardnim svijećama', jer ih ujednačenost može učiniti korisnima kao optički mjerni štapići. No, čini se da nedavna istraživanja ukazuju na to da, iako su korisna, mogu biti nešto manje pouzdana nego što se prije vjerovalo. Najmanje je vjerojatno više varijacija u načinu na koji supernove tipa Ia postupaju nego što se pretpostavljalo.

Ipak, rekao sam da supernove jesunajvažniji događaji do složene materije, ne samo da su velike, hladne i korisne. Pa, primijetit ćete da smo u gornjem objašnjenju govorili o fuzijskom paljenju ugljika. Ugljik je najteži metal (neon je teži, ali ne i metal) koji zvijezde stvaraju u svom normalnom stanju. To je to što kaže: ako želite teže elemente poput natrija, olova, zlata ili urana, trebat će vam više snage nego što to može pružiti mala crvena velika zvijezda. A što ima više energije od zvijezde? Zvijezda koja umire.

Gotovo sve s čime komunicirate u jednom je trenutku zvijezda izbacila u svojim posljednjim trenucima. Zemlja je stjenovita zbirka krhotina koje izbacuju supernove, kao i komete, asteroidi i sve ostalo sastavljeno od teške materije. A mi, stvoreni od materije koja se sakuplja u Zemlju, također smo napravljeni od gelera supernove. Zbog toga je Carl Sagan rekao da smo zvijezde - jer, na vrlo stvaran način, jesmo.

Pogledajte našu seriju 2007es.com Explains za detaljnije izvještavanje o najnovijim tehnološkim temama današnjice.

Copyright © Sva Prava Pridržana | 2007es.com