Supernovae: Smrť masívnych hviezd

Supernovy sú najničivejšie veci, ktoré sa môžu stať hviezdam mohutnejším ako Slnko. Keď dôjde k týmto katastrofickým výbuchom, uvoľnia dostatok svetla na zatienenie galaxie, v ktorej hviezda existovala. to je veľa energie uvoľňovanej vo forme viditeľného svetla a iného žiarenia! Hviezdu môžu tiež roztrhnúť.

Existujú dva známe druhy supernov. Každý typ má svoje osobitné vlastnosti a dynamiku. Pozrime sa, čo sú supernovy a ako sa vyskytujú v galaxii.

Aby sme pochopili supernovu, je dôležité poznať pár vecí o hviezdach. Väčšinu svojho života trávia prežívaním obdobia nazývaného byť na internete hlavná sekvencia. Začína to, keď jadrová fúzia vznietenie v hviezdnom jadre. Končí sa, keď hviezda vyčerpá vodík potrebný na udržanie tejto fúzie a začne fúzovať ťažšie prvky.

Keď hviezda opustí hlavnú sekvenciu, jej hmotnosť určuje, čo sa bude diať ďalej. Pre supernovy typu I, ktoré sa vyskytujú v binárnych hviezdnych systémoch, prechádzajú hviezdy, ktoré sú asi 1,4-krát väčšie ako naše Slnko, niekoľkými fázami. Prechádzajú od fúzujúceho vodíka k fúzujúcemu héliu. V tomto okamihu nie je jadro hviezdy na dostatočne vysokej teplote, aby mohlo roztaviť uhlík, a tak vstupuje do super červeno-obrovskej fázy. Vonkajší obal hviezdy sa pomaly rozptýli do okolitého média a zanecháva bieleho trpaslíka (zvyšné jadro uhlíka / kyslíka pôvodnej hviezdy).

Biely trpaslík má v podstate silný gravitačný ťah, ktorý priťahuje materiál od jeho spoločníka. Tieto „hviezdne veci“ sa zhromažďujú na disk okolo bieleho trpaslíka, známeho ako narastajúci disk. Keď sa materiál hromadí, padá na hviezdu. To zvyšuje hmotnosť bieleho trpaslíka. Nakoniec, keď sa hmota zvyšuje približne na 1,38-násobok hmotnosti nášho Slnka, hviezda vybuchne pri násilnej explózii známej ako supernova typu I.

K tejto téme existujú určité variácie, ako napríklad zlúčenie dvoch bielych trpaslíkov (namiesto narastania materiálu z hviezdy hlavnej sekvencie na jej trpasličieho spoločníka).

Na rozdiel od supernov typu I sa supernovy typu II stávajú veľmi hmotnými hviezdami. Keď jeden z týchto príšer dosiahne koniec svojho života, veci idú rýchlo. Zatiaľ čo hviezdy ako naše Slnko nebudú mať dostatok energie vo svojich jadrách na udržanie fúzie cez uhlík, väčšie hviezdy (viac ako osemnásobok hmotnosti nášho Slnka) nakoniec spoja prvky až po železo v jadro. Fúzia železa vyžaduje viac energie, ako má k dispozícii hviezda. Keď sa takáto hviezda pokúsi poistiť železo, je nevyhnutný katastrofický koniec.

Akonáhle fúzia prestane v jadre, jadro sa stiahne kvôli obrovskej gravitácii a vonkajšia časť hviezdy „spadne“ na jadro a odrazí sa, čím vytvorí masívny výbuch. V závislosti od hmotnosti jadra sa z neho stane a neutrónová hviezda alebo čierna diera.

Ak je hmotnosť jadra 1,4 až 3,0 násobkom hmotnosti Slnka, jadro sa stane neutrónovou hviezdou. Je to jednoducho veľká guľa neutrónov, ktoré sú navzájom pevne spojené gravitáciou. Stáva sa to vtedy, keď sa jadro stiahne a podstúpi proces známy ako neutronizácia. To je miesto, kde sa protóny v jadre zrážajú s elektrónmi s veľmi vysokou energiou, aby vytvorili neutróny. Keď k tomu dôjde, jadro stuhne a vyšle rázové vlny cez materiál, ktorý padá na jadro. Vonkajší materiál hviezdy sa potom vytlačí do okolitého média a vytvorí supernovu. To všetko sa deje veľmi rýchlo.

Ak je hmotnosť jadra umierajúcej hviezdy väčšia ako tri až päťnásobok hmotnosti Slnka, potom jadro nebude schopné podporovať svoju vlastnú obrovskú gravitáciu a zrúti sa do čiernej diery. Tento proces tiež vytvorí rázové vlny, ktoré vnášajú materiál do okolitého média, a vytvára rovnaký druh supernovy ako typ výbuchu, ktorý vytvára neutrónovú hviezdu.

V oboch prípadoch, či už je vytvorená neutrónová hviezda alebo čierna diera, jadro zostáva pozostatkom explózie. Zvyšok hviezdy je vyfúknutý do vesmíru a semená v blízkosti vesmíru (a hmlovín) ťažkými prvkami potrebnými na formovanie ďalších hviezd a planét.

• Supernovy sa vyskytujú v dvoch príchutiach: typ 1 a typ II (s podtypmi ako Ia a IIa).
• Výbuch supernovy často oddeľuje hviezdu od seba a zanecháva za sebou obrovské jadro.
• Niektoré výbuchy supernovy vedú k vytvoreniu čiernych dier hviezdnej hmoty.
• Hviezdy ako Slnko nezomrú ako supernovy.

Upravené a aktualizované používateľom Carolyn Collins Petersen.