Millaisia erilaisia supernovia on olemassa?

maaliskuu 15, 2016

kirjoittanut Fraser Cain , Universe Today

Silmämme eivät ikinä näkisi Ravusumutusta sellaisena, kuin se näkyy tässä Hubblen kuvassa. Kuvan luotto: NASA, ESA, J. Hester ja A. Loll. Credit: Arizona State University

Usiversumissa on muutamia paikkoja, joita ei voi käsittää. Ja supernovien täytyy olla äärimmäisimpiä paikkoja, joita voi kuvitella. Kyse on tähdestä, jonka koko ja massa on mahdollisesti kymmeniä kertoja suurempi kuin oman aurinkomme, joka kuolee väkivaltaisesti sekunnin murto-osassa.

Nopeammin kuin minulta kestää sanoa sana supernova, kokonainen tähti luhistuu itseensä, synnyttäen mustan aukon, muodostaen maailmankaikkeuden tiheämpiä alkuaineita ja räjähtäessään ulospäin miljoonien tai jopa miljardien tähtien energialla.

Ei kuitenkaan kaikissa tapauksissa. Itse asiassa supernovia on erilaisia, ne alkavat erityyppisistä tähdistä, päättyvät erityyppisiin räjähdyksiin ja tuottavat erityyppisiä jäännöksiä.

Supernovia on kahta päätyyppiä, tyyppi I ja tyyppi II. Tiedän, että tämä kuulostaa hieman intuition vastaiselta, mutta aloitetaan ensin II-tyypistä.

Nämä ovat supernovia, jotka syntyvät massiivisten tähtien kuollessa. Olemme tehneet kokonaisen ohjelman tästä prosessista, joten jos haluatte katsoa sen nyt, voitte klikata tästä.

Mutta tässä on lyhyempi versio.

Tähdet, kuten tiedätte, muuttavat vetyä fuusioksi ytimessään. Tämä reaktio vapauttaa energiaa fotonien muodossa, ja tämä valonpaine työntää vasten painovoimaa, joka yrittää vetää tähteä itseensä.

Auringollamme, ei ole niin paljon massaa, että se pystyisi ylläpitämään fuusioreaktioita muiden alkuaineiden kuin vedyn tai heliumin kanssa. Joten kun kaikki helium on käytetty, fuusioreaktiot loppuvat ja aurinko muuttuu valkoiseksi kääpiöksi ja alkaa jäähtyä.

Mutta jos on tähti, jonka massa on 8-25 kertaa suurempi kuin aurinkomme, se voi fuusioida raskaampia alkuaineita ytimessään. Kun vety loppuu, se siirtyy heliumiin ja sitten hiileen, neoniin jne. aina alkuaineiden jaksollisessa järjestelmässä ylöspäin. Kun se saavuttaa raudan, fuusioreaktio vie kuitenkin enemmän energiaa kuin se tuottaa.

Tähden ulommat kerrokset romahtavat sisäänpäin sekunnin murto-osassa ja räjähtävät sitten II-tyypin supernovana. Jäljelle jää uskomattoman tiheä neutronitähti.

Mutta jos alkuperäisellä tähdellä oli enemmän kuin noin 25 kertaa Auringon massa, sama ytimen romahdus tapahtuu. Mutta sisäänpäin putoavan aineen voima romahduttaa ytimen mustaksi aukoksi.

Erittäin massiiviset tähdet, joiden massa on yli 100 kertaa suurempi kuin auringon massa, vain räjähtävät jälkiä jättämättä. Itse asiassa pian alkuräjähdyksen jälkeen oli tähtiä, joiden massa oli satoja ja ehkä jopa tuhansia kertoja Aurinkoa suurempi ja jotka koostuivat puhtaasta vedystä ja heliumista. Nämä hirviöt olisivat eläneet hyvin lyhyen elämän ja räjähtäneet käsittämättömän suurella energiamäärällä.

Nämä ovat tyypin II tähtiä. Tyyppi I ovat hieman harvinaisempia, ja ne syntyvät, kun on hyvin outo kaksoistähti tilanne.

Parin toinen tähti on valkoinen kääpiö, aurinkomme kaltaisen pääjaksotähden kauan sitten kuollut jäännös. Seuralainen voi olla minkä tahansa muun tyyppinen tähti, kuten punainen jättiläinen, pääsarjatähti tai jopa toinen valkoinen kääpiö.

Vaikeinta on, että ne ovat tarpeeksi lähellä toisiaan, jotta valkoinen kääpiö voi varastaa ainetta kumppaniltaan ja kerätä sitä kuin potentiaalisen räjähdysvoiman tukahduttavan peiton. Kun varastettu määrä saavuttaa 1,4 kertaa Auringon massan, valkoinen kääpiö räjähtää supernovana ja höyrystyy täysin.

Tämän 1,4-suhteen vuoksi tähtitieteilijät käyttävät Ia-tyypin supernovia ”standardikynttilöinä” mittaamaan etäisyyksiä universumissa. Koska he tietävät, kuinka suurella energialla se räjähti, tähtitieteilijät voivat laskea etäisyyden räjähdykseen.

On luultavasti muitakin, vielä harvinaisempia tapahtumia, jotka voivat laukaista supernovia, ja vielä voimakkaampia hypernovia ja gammasäteilypurkauksia. Näihin liittyy luultavasti tähtien, valkoisten kääpiöiden ja jopa neutronitähtien törmäyksiä.

Kuten olet varmaan kuullut, fyysikot käyttävät hiukkaskiihdyttimiä luodakseen jaksollisen järjestelmän massiivisempia alkuaineita. Sellaisia alkuaineita kuin ununseptium ja ununtrium. Näiden alkuaineiden luominen vaatii valtavasti energiaa, ja ne kestävät vain sekunnin murto-osan.

Mutta supernovissa syntyisi näitä alkuaineita ja monia muita. Ja tiedämme, ettei jaksollisen järjestelmän ylempänä olevia stabiileja alkuaineita ole, koska niitä ei ole olemassa nykyään. Supernova on paljon parempi aineen murskaaja kuin mikään hiukkaskiihdytin, jota voisimme koskaan kuvitella.

Kun kuulet seuraavan kerran tarinan supernovasta, kuuntele tarkkaan, millainen supernova se oli: Tyyppi I vai tyyppi II. Kuinka paljon massaa tähdellä oli? Se auttaa mielikuvitustasi kietomaan aivosi tämän hämmästyttävän tapahtuman ympärille.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.