af Fraser Cain , Universe Today
Der er nogle få steder i universet, som trodser forståelsen. Og supernovaer må være de mest ekstreme steder, man kan forestille sig. Vi taler om en stjerne med potentielt snesevis af gange vores egen sols størrelse og masse, der dør voldsomt på en brøkdel af et sekund.
Hurtigere end det tager mig at sige ordet supernova, kollapser en komplet stjerne ind i sig selv, skaber et sort hul, danner de tættere grundstoffer i universet og eksploderer derefter udad med energien fra millioner eller endda milliarder af stjerner.
Men ikke i alle tilfælde. Faktisk findes supernovaer i forskellige varianter, der starter fra forskellige slags stjerner, ender med forskellige slags eksplosioner og producerer forskellige slags rester.
Der findes to hovedtyper af supernovaer, nemlig type I og type II. Jeg ved godt, at det lyder lidt kontra-intuitivt, men lad os starte med type II først.
Dette er de supernovaer, der opstår, når massive stjerner dør. Vi har lavet et helt program om denne proces, så hvis du vil se det nu, kan du klikke her.
Men her er den kortere version.
Stjerner omdanner som bekendt brint til fusion i deres kerne. Denne reaktion frigiver energi i form af fotoner, og dette lette tryk presser mod tyngdekraften, der forsøger at trække stjernen ind i sig selv.
Vores sol har ikke den masse, der er nødvendig for at understøtte fusionsreaktioner med andre grundstoffer end brint og helium. Så når alt heliumet er brugt op, stopper fusionsreaktionerne, og solen bliver en hvid dværg og begynder at køle ned.
Men hvis man har en stjerne med 8-25 gange solens masse, kan den fusionere tungere grundstoffer i sin kerne. Når den løber tør for brint, skifter den til helium, og derefter kulstof, neon osv. hele vejen op gennem det periodiske system af grundstoffer. Når den når jern, tager fusionsreaktionen imidlertid mere energi, end den producerer.
Stjernens ydre lag kollapser indad i løbet af en brøkdel af et sekund og detonerer derefter som en supernova af type II. Man står tilbage med en utrolig tæt neutronstjerne som rest.
Men hvis den oprindelige stjerne havde mere end ca. 25 gange solens masse, sker det samme kernekollaps. Men kraften fra det materiale, der falder indad, kollapser kernen til et sort hul.
Ekstremt massive stjerner med mere end 100 gange solens masse eksploderer bare sporløst. Faktisk var der kort efter Big Bang stjerner med hundreder og måske endda tusinder af gange solens masse, som bestod af ren brint og helium. Disse monstre ville have levet meget korte liv, idet de detonerede med en ufattelig mængde energi.
Disse er type II. Type I er lidt sjældnere, og de opstår, når man har en meget mærkelig dobbeltstjernesituation.
Den ene stjerne i parret er en hvid dværg, den for længst døde rest af en hovedrækkefølgestjerne som vores sol. Ledsageren kan være en hvilken som helst anden type stjerne, f.eks. en rød kæmpe, en hovedsekvensstjerne eller endda en anden hvid dværg.
Det vigtige er, at de er tæt nok på hinanden til, at den hvide dværg kan stjæle stof fra sin partner og opbygge det som et kvælende tæppe af potentiel eksplosivitet. Når den stjålne mængde når op på 1,4 gange solens masse, eksploderer den hvide dværg som en supernova og fordamper fuldstændigt.
På grund af dette 1,4-forhold bruger astronomer type Ia-supernovaer som “standardlys” til at måle afstande i universet. Da de ved, hvor meget energi den detonerede med, kan astronomerne beregne afstanden til eksplosionen.
Der er sandsynligvis andre, endnu mere sjældne hændelser, der kan udløse supernovaer, og endnu kraftigere hypernovaer og gammastråleudbrud. Disse involverer sandsynligvis kollisioner mellem stjerner, hvide dværge og endda neutronstjerner.
Som du sikkert har hørt, bruger fysikere partikelacceleratorer til at skabe mere massive grundstoffer i det periodiske system. Elementer som ununseptium og ununtrium. Det kræver en enorm energi at skabe disse grundstoffer i første omgang, og de holder kun i en brøkdel af et sekund.
Men i supernovaer ville disse grundstoffer blive skabt, og mange andre. Og vi ved, at der ikke findes stabile grundstoffer længere oppe i det periodiske system, fordi de ikke er her i dag. En supernova er en langt bedre stofknuser end nogen partikelaccelerator, vi nogensinde kunne forestille os.
Næste gang du hører en historie om en supernova, så lyt nøje efter, hvilken slags supernova det var: Type I eller Type II. Hvor meget masse havde stjernen? Det vil hjælpe din fantasi med at pakke din hjerne ind i denne fantastiske begivenhed.