Jakie są różne rodzaje supernowych?

15 marca 2016

by Fraser Cain , Universe Today

Nasze oczy nigdy nie zobaczyłyby Mgławicy Krab w takiej postaci, w jakiej przedstawia ją to zdjęcie z Hubble’a. Image credit: NASA, ESA, J. Hester and A. Loll. Credit: Arizona State University

Jest kilka miejsc we wszechświecie, które wymykają się zrozumieniu. A supernowe są najbardziej ekstremalnymi miejscami, jakie można sobie wyobrazić. Mówimy tu o gwieździe o potencjalnie dziesiątki razy większej od naszego Słońca, która umiera gwałtownie w ciągu ułamka sekundy.

Szybciej, niż zajmuje mi wypowiedzenie słowa supernowa, kompletna gwiazda zapada się w sobie, tworząc czarną dziurę, formując gęstsze pierwiastki we wszechświecie, a następnie eksploduje na zewnątrz z energią milionów, a nawet miliardów gwiazd.

Ale nie we wszystkich przypadkach. W rzeczywistości, supernowe występują w różnych smakach, zaczynając od różnych rodzajów gwiazd, kończąc na różnych rodzajach eksplozji i produkując różne rodzaje pozostałości.

Istnieją dwa główne typy supernowych, Typ I i Typ II. Wiem, że brzmi to trochę sprzecznie z intuicją, ale zacznijmy najpierw od typu II.

Są to supernowe produkowane, gdy umierają masywne gwiazdy. Zrobiliśmy cały program o tym procesie, więc jeśli chcesz go obejrzeć teraz, możesz kliknąć tutaj.

Ale oto krótsza wersja.

Gwiazdy, jak wiesz, przekształcają wodór w fuzję w swoim jądrze. Ta reakcja uwalnia energię w postaci fotonów, a to lekkie ciśnienie naciska na siłę grawitacji, która próbuje przyciągnąć gwiazdę do siebie.

Nasze Słońce nie ma masy, która mogłaby wspomóc reakcje fuzji z pierwiastkami innymi niż wodór i hel. Więc kiedy cały hel zostanie zużyty, reakcje termojądrowe ustaną, a Słońce stanie się białym karłem i zacznie się ochładzać.

Ale jeśli masz gwiazdę o masie 8-25 razy większej od Słońca, może ona syntetyzować cięższe pierwiastki w swoim jądrze. Kiedy kończy się wodór, przechodzi na hel, a potem węgiel, neon, itd. aż do układu okresowego pierwiastków. Kiedy jednak dochodzi do żelaza, reakcja fuzji pochłania więcej energii niż wytwarza.

Zewnętrzne warstwy gwiazdy zapadają się do środka w ułamku sekundy, a następnie wybuchają jako supernowa typu II. Pozostaje niewiarygodnie gęsta gwiazda neutronowa jako pozostałość.

Ale jeśli oryginalna gwiazda miała więcej niż około 25 razy więcej masy niż Słońce, dochodzi do tego samego zapadnięcia się rdzenia. Jednak siła materiału wpadającego do środka powoduje zapadnięcie się jądra w czarną dziurę.

Najbardziej masywne gwiazdy o masie ponad 100 razy większej od masy Słońca po prostu wybuchają bez śladu. W rzeczywistości, krótko po Wielkim Wybuchu istniały gwiazdy o masie setki, a może nawet tysiące razy większej od masy Słońca, zbudowane z czystego wodoru i helu. Te potwory żyłyby bardzo krótko, detonując z niepojętą ilością energii.

To są gwiazdy typu II. Typ I jest nieco rzadszy i powstaje, gdy mamy do czynienia z bardzo dziwną sytuacją gwiazdy podwójnej.

Jedna gwiazda w parze to biały karzeł, od dawna martwa pozostałość po gwieździe ciągu głównego, takiej jak nasze Słońce. Towarzyszem może być każdy inny typ gwiazdy, jak czerwony olbrzym, gwiazda ciągu głównego, a nawet inny biały karzeł.

Ważne jest to, że są na tyle blisko, że biały karzeł może kraść materię od swojego partnera i budować ją jak duszący koc potencjalnej wybuchowości. Kiedy skradziona ilość osiąga 1,4 masy Słońca, biały karzeł wybucha jako supernowa i całkowicie wyparowuje.

Z powodu tego stosunku 1,4, astronomowie używają supernowych typu Ia jako „świec standardowych” do mierzenia odległości we wszechświecie. Ponieważ wiedzą, z jaką energią doszło do wybuchu, astronomowie mogą obliczyć odległość do miejsca eksplozji.

Prawdopodobnie istnieją inne, jeszcze rzadsze zdarzenia, które mogą wywołać supernowe, a nawet potężniejsze hipernowe i wybuchy promieniowania gamma. Prawdopodobnie dotyczą one zderzeń gwiazd, białych karłów, a nawet gwiazd neutronowych.

Jak zapewne słyszałeś, fizycy używają akceleratorów cząstek do tworzenia bardziej masywnych pierwiastków w Układzie Okresowym. Pierwiastki takie jak ununseptium i ununtrium. Stworzenie tych pierwiastków wymaga ogromnej energii i trwa tylko ułamek sekundy.

Ale w supernowych powstawałyby te pierwiastki i wiele innych. I wiemy, że nie ma stabilnych pierwiastków dalej w górę układu okresowego, ponieważ nie ma ich dzisiaj. Supernowa jest o wiele lepszym zgniataczem materii niż jakikolwiek akcelerator cząstek, jaki moglibyśmy sobie wyobrazić.

Następnym razem, gdy usłyszysz historię o supernowej, posłuchaj uważnie, jaki to był rodzaj supernowej: Typ I czy Typ II. Jak dużą masę miała gwiazda? To pomoże twojej wyobraźni ogarnąć to niesamowite wydarzenie.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.