Mis on supernoova - või miks tähed plahvatavad, luues universumi sellisena, nagu me seda tunneme

supernoova pea

Tähe suremiseks on üsna palju viise, kuid üldiselt kipuvad inimesed mõtlema, et tähed lähevad pauguga välja.



Mõiste “supernoova” viitab uskumatult energilistele plahvatustele, mis tekivad siis, kui teatud tähed jõuavad oma elutsükli teatud punktidesse. Supernoovad võivad sageli lühidalt varjutada terveid miljardeid tähti sisaldavaid galaktikaid ja hävitada kõik ebaõnnestunud, et jääda sündmusest umbes saja valgusaasta kaugusele. Kuid supernoovad pole lihtsalt uskumatud looduslikud sündmused - nad on ka need kõige olulisem sündmusetüüp keeruka aine ja laiemalt ka elu arenguks.

See pildikomposiit näitab supernoova, hüüdnimega Refsdal, otsimist NASA / ESA Hubble

See pildikomposiit näitab supernoova, hüüdnimega Refsdal, otsimist NASA / ESA Hubble'i kosmoseteleskoobi abil. Vasakpoolne pilt näitab osa galaktikaparve MACS J1149.5 + 2223 süvaväljavaatlustest programmist Frontier Fields. Ring näitab supernoova uusima välimuse ennustatud positsiooni. Parempoolses alumises osas on näha 2014. aasta lõpust pärit Einsteini ristisündmus. Paremal ülanurgas oleval pildil on Hubble'i vaatlused 2015. aasta oktoobrist, mis on tehtud vaatlusprogrammi alguses supernoova uusima välimuse tuvastamiseks. Parempoolses alumises osas olev pilt näitab Refsdal Supernova avastamist 11. detsembril 2015, nagu ennustavad mitmed erinevad mudelid.



Kunstnike ettekujutus esimestest tähtedest. Pildikrediit: Vikipeedia

Kunstnike ettekujutus esimestest tähtedest. Pildikrediit: Vikipeedia

Esiteks, miks supernoova esineb. Põhimõtteliselt, kui piisavalt gaasi koguneb ühte kohta, hakkab sellel olema piisavalt massi, et avaldada märkimisväärne kogus gravitatsioonienergiat, mis on kõige võimsamalt keskendunud kasvava kerakujulise pilve keskele. Kui see rõhk kindlast punktist möödub, hakkavad sfääri keskmes olevad vesiniku aatomid läbi sulanduma, mis sütitab gaasipalli täheks - suurepärane! Kuid igal ajal, kui täht elab edasi ja põleb ning omandab tõenäoliselt uut ainet, on termoreaktsiooni välissurve ja tähe enda raskusjõu sisemine rõhk vastastikmõjus.

Kui täht põleb miljardite aastate jooksul, muutub see välissurve nõrgemaks, samal ajal kui gravitatsioonijõud on suuresti sama. Niisiis, kui väike või keskmise suurusega täht jahtub, hakkab tema gravitatsioonipotentsiaal domineerima, kuid kuna see on üsna väike täht, on see potentsiaal liiga nõrk, et teha midagi enamat kui lihtsalt jätkata tähe koos hoidmist. Seda ohutult jahutatud tähte nimetatakse valgeks kääbuseks. Massikünnist, millest allpool ei loo täht supernoova tekitamiseks piisavalt gravitatsioonijõudu, nimetatakse Chandrasekhari piiriks, mis asub umbes 1,4-kordse Päikese massiga. Kui olete sellest väiksem, võite oodata suhteliselt vaikset tähe väljapääsu.

supernoova 5

Supernova on nii särav, et see paistab välja isegi galaktikate taustal.



Me ei pea siiski loobuma lootusest, et valge kääbus võiks siiski oma elu mõne ilutulestikuga lõpetada. Valged kääbused on ju ikkagi tähed ja põhimõtteliselt saab neid valitseda. See võib juhtuda kahel viisil. Kas see võib omandada piisavalt massi, et luua absurdne suur rõhk südamikus ja sulandunud süsinik (erinevalt vesinikust ja heeliumist), põhjustades põgenenud sulandumisreaktsiooni, mis põhjustab tähe plahvatuse.

Teisest küljest, kui valge kääbuse südamik on enamasti neoonist, nagu mõned neist, siis läbib see südamiku kokkuvarisemise erinevalt sellest, mis algul tähe süttis. Selle superkrahhi tagajärjeks on ka tähtede plahvatus, kuid seekord jätab ta maha neutronitähe. See juhtub peaaegu alati sellistes kahendsüsteemides kahe tärni süsteem, kus üks täht läheneb aeglaselt Chandrasekhari piirile, imedes oma partnerilt ainet. Kuna astronoomidel pole praegu võimalust kasvava tähe tuumas näha, ei tea nad, millist kahest rajast ta selle piiri ületades mööda läheb.

See Tycho supernoova jäänuse pilt sisaldab tõendeid kahetähelise kokkupõrke kohta.

See Tycho supernoova jäänuse pilt sisaldab tõendeid kahetähelise kokkupõrke kohta.

Nii juhtub siis, kui a valge kääbus läbib Chandrasekhari piiri, kuid valgeid kääbuseid peetakse juba suuresti surnud tähtedeks. Tähed, mis on suuremad kui 1,4 päikest, olles veel elus (ja nad saavad palju, palju suurem kui see) on erinevad elutsüklid. Punane hiigeltäht põleb aeglaselt ja seega hakkab gravitatsioon domineerima nagu varem - kuid seekord on see gravitatsioon piisavalt tugev, et kui seda ei kompenseerita sulandumisega, siis saab luua südamiku kokkuvarisemine ja käivitada supernoova. Tähed 1,4 päikesemassi kohal, kuid allpool umbes kolm päikesemassi kipuvad kokku kukkuma, moodustades neutronitähed, umbes nagu ülaltoodud valge kääbuse südamik-varing.



Ka umbes kolmest meie päikesest raskemad tähed varisevad, kuid tegelikult ka mine aga edasi ja võib moodustada musta augu. See on staari surma kõige kuulsam tulemus, kuid tegelikult toimub see ainult vähesel hulgal tähtedel. Musti auke on universumis üsna palju (arvatakse, et iga suurema galaktika keskmes on supermassiivne must auk), kuid neid on siiski palju vähem kui muud tüüpi tähejääke.

Kunstnik

Kunstniku mulje binaarsest tähesüsteemist. (Krediit: NASA)

Supernova alustamiseks on ka teisi, vähem levinud viise. Näiteks kui enamik uut massi omandavaid valgeid kääbuseid teevad seda aeglaselt, astudes enne möödumist Chandrasekhari piiri poole, saavad mõned tähed sellest sinu massi korraga (nagu tähe otsesel kokkupõrkel) ja raketiga, tee ületanud selle piiri, enne kui neil on olnud võimalus varisema hakata. Need liigid võivad oma kiirgusväljundi osas olla väga erinevad ja teadlasi huvitavad nende kaootilised, halvasti mõistetud mehhanismid ja tagajärjed.

supernoova 2Erinevat tüüpi supernoovadel on reaalses maailmas vähemalt astronoomide jaoks üsna kasulikud rakendused. Eelkõige näivad Ia tüüpi supernoovad (valge kääbus - läbib süsiniku fusiooni ülalt) ja saadavad aeg-ajalt ühtseid signaale. See on viinud nende nimetamiseni astronoomia standardküünaldeks, kuna nende ühtlus võib muuta need optiliste mõõtepulkadena kasulikuks. Kuid hiljutised uuringud näivad osutavat, et kuigi need on kasulikud, võivad need olla veidi vähem usaldusväärsed, kui varem arvati. Vähemalt on tõenäoline, et Ia tüüpi supernoovade käitumine varieerub rohkem, kui arvatakse.



Ometi ütlesin, et supernoovad on kõige olulisemad sündmused keerukale mateeriale, mitte ainult, et nad on suured, lahedad ja kasulikud. Noh, märkate, et ülaltoodud selgituses rääkisime süsiniku termotuumasünteesist. Süsinik on kõige raskem metall (neoon on raskem, kuid mitte metall), mille tähed tekitavad oma tavalises olekus. See on öeldud: kui soovite raskemaid elemente nagu naatrium, plii, kuld või uraan, vajate rohkem jõudu, kui üks vana punane hiigeltäht suudab pakkuda. Ja mis on rohkem energiat kui täht? Surev täht.

Praktiliselt kõik, millega suhtlete, visati ühel hetkel staari lõpuhetkedel välja. Maa on kivine kogu supernoovade poolt välja visatud praht, samuti komeedid, asteroidid ja kõik muu, mis koosneb raskest ainest. Ja meie, olles loodud aineks, mis Maale kogunes, on valmistatud ka supernoova šrapnellidest. Sellepärast ütles Carl Sagan, et me oleme staarikraam - sest päris reaalsel viisil me ka oleme.

Vaadake meie 2007es.com Explains sarja, et saada põhjalikum ülevaade tänapäeva kuumimatest tehnikateemadest.

Copyright © Kõik Õigused Kaitstud | 2007es.com