av Fraser Cain , Universe Today
Det finns några platser i universum som trotsar all förståelse. Och supernovor måste vara de mest extrema platserna man kan tänka sig. Vi talar om en stjärna med potentiellt dussintals gånger större och massan av vår egen sol som våldsamt dör på en bråkdel av en sekund.
Snabbare än det tar mig att säga ordet supernova kollapsar en komplett stjärna in i sig själv, skapar ett svart hål, bildar de tätare grundämnena i universum och exploderar sedan utåt med energin från miljontals eller till och med miljarder stjärnor.
Men inte i alla fall. Faktum är att supernovor finns i olika varianter, de utgår från olika typer av stjärnor, slutar med olika typer av explosioner och ger upphov till olika typer av kvarlevor.
Det finns två huvudtyper av supernovor, typ I och typ II. Jag vet att detta låter lite kontra intuitivt, men låt oss börja med typ II först.
Dessa är de supernovor som produceras när massiva stjärnor dör. Vi har gjort ett helt program om den processen, så om du vill se det nu kan du klicka här.
Men här är den kortare versionen.
Stjärnor omvandlar som ni vet väte till fusion i sin kärna. Denna reaktion frigör energi i form av fotoner, och detta lätta tryck trycker mot gravitationskraften som försöker dra in stjärnan i sig själv.
Vår sol har inte den massa som krävs för att stödja fusionsreaktioner med grundämnen utöver väte och helium. Så när allt helium är förbrukat upphör fusionsreaktionerna och solen blir en vit dvärg och börjar svalna.
Men om man har en stjärna med 8-25 gånger solens massa kan den smälta tyngre grundämnen i sin kärna. När vätgasen tar slut övergår den till helium, och sedan kol, neon osv, hela vägen uppåt i det periodiska systemet av grundämnen. När den når järn tar dock fusionsreaktionen mer energi än den producerar.
Stjärnans yttre lager kollapsar inåt på en bråkdel av en sekund och detonerar sedan som en supernova av typ II. Man får kvar en otroligt tät neutronstjärna som rest.
Men om den ursprungliga stjärnan hade mer än cirka 25 gånger solens massa sker samma kärnkollaps. Men kraften från materialet som faller inåt kollapsar kärnan till ett svart hål.
Extremt massiva stjärnor med mer än 100 gånger solens massa exploderar bara spårlöst. I själva verket fanns det strax efter Big Bang stjärnor med hundratals och kanske till och med tusentals gånger solens massa som bestod av rent väte och helium. Dessa monster skulle ha levt mycket korta liv och detonerat med en obegriplig mängd energi.
Dessa är typ II. Typ I är lite mer sällsynta och skapas när man har en mycket märklig dubbelstjärnsituation.
En stjärna i paret är en vit dvärg, den sedan länge döda resterna av en huvudföljdstjärna som vår sol. Kompanjonen kan vara vilken annan typ av stjärna som helst, som en röd jätte, en huvudföljdstjärna eller till och med en annan vit dvärg.
Det viktiga är att de är tillräckligt nära varandra för att den vita dvärgen ska kunna stjäla materia från sin partner och bygga upp den som ett kvävande täcke av potentiell explosivitet. När den stulna mängden når 1,4 gånger solens massa exploderar den vita dvärgen som en supernova och förångas helt.
På grund av detta 1,4-förhållande använder astronomer supernovor av typ Ia som ”standardljus” för att mäta avstånden i universum. Eftersom de vet hur mycket energi den detonerade med kan astronomerna beräkna avståndet till explosionen.
Det finns förmodligen andra, ännu mer sällsynta händelser som kan utlösa supernovor, och ännu kraftigare hypernovor och gammastrålningsutbrott. Dessa involverar förmodligen kollisioner mellan stjärnor, vita dvärgar och till och med neutronstjärnor.
Som du säkert har hört använder fysiker partikelacceleratorer för att skapa mer massiva grundämnen i det periodiska systemet. Element som ununseptium och ununtrium. Det krävs enorm energi för att skapa dessa grundämnen överhuvudtaget, och de håller bara i en bråkdel av en sekund.
Men i supernovor skulle dessa grundämnen skapas, och många andra. Och vi vet att det inte finns några stabila grundämnen längre upp i det periodiska systemet eftersom de inte finns här idag. En supernova är en mycket bättre materiekrossare än någon partikelaccelerator som vi någonsin skulle kunna tänka oss.
Nästa gång du hör en berättelse om en supernova, lyssna noga efter vilken typ av supernova det var: Typ I eller Typ II. Hur mycket massa hade stjärnan? Det kommer att hjälpa din fantasi att klämma in denna fantastiska händelse i din hjärna.