Θάνατος ενός μαζικού αστέρα

• Απρίλιος 30, 2024

Τα μαζικά αστέρια γεννιούνται με τον ίδιο τρόπο όπως τα μικρότερα αστέρια όπως ο ήλιος. Η βαρύτητα κάνει ένα σύννεφο κατάρρευσης αερίου μέχρι να είναι αρκετά πυκνό και αρκετά ζεστό για να ξεκινήσει καύση υδρογόνου. Αυτό είναι το πυρηνική σύντηξη των ατόμων υδρογόνου για να δημιουργήσουν άτομα ηλίου. Η εξωτερική δύναμη της ενέργειας από τις πυρηνικές αντιδράσεις εξισορροπεί την έλξη της βαρύτητας. Ένα αστέρι όπως ο ήλιος δεν θα εξαντληθεί για τα δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά ένα τεράστιο αστέρι καίει φωτεινά και παίρνει τα καύσιμα του σε ένα κλάσμα του χρόνου.

Αυθεντική νουκλεοσύνθεση
Όταν ένα άστρο τρέχει από υδρογόνο, ο πυρήνας συμβάλλει. Αυτό παράγει θερμότητα, ίσως αρκετό για να ξεκινήσει το κάψιμο ήλιο. Αυτό συμβαίνει σε ηλιόλουστα αστέρια, καθώς και αστέρια πιο μαζικά από τον Ήλιο. Αν και ο πυρήνας συστέλλεται, τα εξωτερικά στρώματα αναπτύσσονται. Τα ηλιόλουστα αστέρια διογκώνονται κόκκινοι γίγαντες και τα μαζικά αστέρια κόκκινο supergiants.

Αλλά όταν εξαντληθεί το ήλιο, η σύντηξη τελειώνει για αστέρια των οποίων η μάζα είναι από 0,5 έως 8 φορές τη μάζα του Ήλιου. Δεδομένου ότι χωρίς τη σύντηξη δεν υπάρχει δύναμη προς τα έξω για να περιορίσει τη βαρύτητα, το αστέρι καταρρέει σε a άσπρος νάνος.

Και τα μεγάλα αστέρια μάζας - τι συμβαίνει σε αυτά; Δεδομένου ότι είναι πιο μαζικές, καίγονται θερμότερα. Η σύντηξη του ήλιου παράγει άνθρακα και οξυγόνο, και ένα τεράστιο αστέρι μπορεί στη συνέχεια να συγχωνεύσει αυτά τα βαρύτερα άτομα για να παράγει ακόμα βαρύτερα. Μπορούν να περάσουν από πολλούς τέτοιους κύκλους μέχρι το αστέρι να πυροδοτήσει το πυρίτιο στο σίδερο και να καταλήξει σε ένα πυρήνα σιδήρου. Η διαδικασία τήξης ελαφρύτερων στοιχείων σε βαρύτερες είναι γνωστή ως αστρική νουκλεοσύνθεση.

Όταν το αστέρι έχει πυρήνα σιδήρου, αυτό είναι το τέλος. Δεν μπορείτε να ασφαλίσετε το σίδερο για να απελευθερώσετε ενέργεια. Η βαρύτητα τελικά κερδίζει. Με τίποτα δεν το σταματάει, το αστέρι καταρρέει με έναν πιο θεαματικό τρόπο.

Λίγο για τα άτομα
Πριν συνεχίσουμε την ιστορία, πρέπει να σημειώσουμε μερικά στοιχεία για τα άτομα.

• Ένα άτομο έχει α πυρήνας φτιαγμένος από πρωτόνια (με θετική φόρτιση) και νετρόνια (οι οποίες είναι ουδέτερες).


• Γύρω από τον πυρήνα είναι ένα σύννεφο της τροχιάς ηλεκτρόνια με αρνητικές χρεώσεις.


• Ο πυρήνας είναι χιλιάδες φορές μικρότερος από ολόκληρο το άτομο.


• Αν και τα ηλεκτρόνια είναι έφηβοι σε σύγκριση με τα πρωτόνια και τα νετρόνια, οι τροχιές τους είναι μεγάλες.


• Η συνηθισμένη ύλη αποτελείται από άτομα που είναι ως επί το πλείστον άδειο διάστημα - φαίνεται συμπαγές επειδή τα ηλεκτρόνια κινούνται τόσο γρήγορα.

Αλλά τι θα μπορούσαμε να σκουριάσουμε τα ηλεκτρόνια στον πυρήνα και να απαλλαγούμε από όλο αυτό το διάστημα;

Το αστέρι καταρρέει
Υπάρχει τόσο πολύ θέμα στο αστέρι που καταρρέει ότι ο πυρήνας δεν καταλήγει ως λευκός νάνος. Καταρρέει τόσο βίαια ότι τα ηλεκτρόνια των ατόμων της ωθούνται στον πυρήνα. Εκεί αντιδρούν με τα πρωτόνια για να παράγουν νετρόνια και νετρίνα. (Τα νετρίνα είναι εξαιρετικά μικρά υποατομικά σωματίδια χωρίς ηλεκτρικό φορτίο και σχεδόν χωρίς μάζα.) Ο πυρήνας είναι πλέον κατασκευασμένος από νετρόνια και είναι εξαιρετικά πυκνός. Όλα αυτά συμβαίνουν σε ένα κλάσμα του δευτερολέπτου - πολύ λιγότερο χρόνο από ό, τι έχει ληφθεί για να διαβάσετε αυτήν την παράγραφο.

Ο πυρήνας γίνεται τόσο πυκνός ώστε να αντιστέκεται σε οποιαδήποτε περαιτέρω κατάρρευση και το θέμα που πέφτει σε υψηλή ταχύτητα το χτυπάει και αναπηδά. Η σύγκρουση απελευθερώνει όλα αυτά τα νετρίνο. Απομακρύνουν την ενέργεια από την κατάρρευση του πυρήνα και ζεσταίνουν όλο το εύθραυστο υλικό σε δισεκατομμύρια βαθμούς. Όλα εκτός από τον πυρήνα των νετρονίων εκτοξεύονται σε ταχύτητες εκατομμυρίων χιλιομέτρων την ώρα. Ένα κύμα κλονισμού σπρώχνει μέσα από τα διογκούμενα συντρίμμια και τα ελαφρύτερα στοιχεία είναι συντηγμένα σε βαρύτερα, συμπεριλαμβανομένων πολύ βαριών όπως το χρυσό και το ουράνιο. Αυτό συμβαίνει στα πρώτα δεκαπέντε λεπτά.

Καλούμε την έκρηξη α σουπερνόβα, και είναι τόσο ισχυρό που για κάποιο διάστημα είναι τόσο φωτεινό όσο ένας ολόκληρος γαλαξίας.

Αστέρας ουδετερόνης
Εάν ο πυρήνας του καταρρακτωμένου αστέρα είναι μεταξύ 1,5 και 3 φορές τη μάζα του Ήλιου, γίνεται α αστέρι νετρονίων. Αν και έχει πολλή μάζα, θυμηθείτε ότι τα άτομα έχουν καταρρεύσει, οπότε η ακτίνα του είναι μόνο περίπου 10 χλμ. (6 μίλια). Ωστόσο, ένα κουταλάκι του γλυκού της ύλης θα ζυγίζει δισεκατομμύρια τόνους. Το αστέρι δεν μπορεί να καταρρεύσει περαιτέρω επειδή τα στενά γεμάτα νετρόνια ασκούν μια εξωτερική δύναμη που ονομάζεται πίεση εκφυλισμού νετρονίων.

Ένας ταχέως περιστρεφόμενος αστέρας νετρονίων είναι α pulsar. Καθώς περιστρέφεται, εκπέμπει παλμούς ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Κάθε φορά που γυρίζει προς την κατεύθυνσή μας, μπορεί να ανιχνευθεί ένας παλμός ραδιοεκπομπής. Ένα πάλσαρ χιλιοστά του δευτερολέπτου περιστρέφεται τόσο γρήγορα που υπάρχει μόνο ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου μεταξύ παλμών. Ο παλμός στην εικόνα της κεφαλίδας είναι ένας παλμός πολλών δευτερολέπτων, αλλά εκπέμπει μοναδικά ακτινοβολία γάμμα.

Μαύρες τρύπες
Εάν ο πυρήνας είναι πιο μαζικός από περίπου τρεις φορές τη μάζα του Ήλιου, ακόμη και η πίεση εκφυλισμού δεν μπορεί να σταματήσει την κατάρρευση. Το αποτέλεσμα είναι α μαύρη τρύπα. Δεν είναι στην πραγματικότητα μια τρύπα στο διάστημα, αλλά η βαρύτητα της πολύ συγκεντρωμένης μάζας περιστροφές χώρο. Η βαρύτητά του είναι τόσο έντονη ώστε η ταχύτητα που απαιτείται για να ξεφύγει από αυτό είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός, οπότε και το φως δεν μπορεί να ξεφύγει.Αν και δεν μπορούμε να δούμε μαύρες τρύπες, μπορούμε μερικές φορές να εντοπίσουμε τα βαρυτικά τους αποτελέσματα σε άλλα αντικείμενα.

Υπολείμματα υπερκαινοφανών
Ο πυρήνας ενός τεράστιου αστέρα καταλήγει ως άστρο νετρονίων ή μαύρη τρύπα, αλλά υπάρχει και το υπόλοιπο θέμα, το υλικό που εκτοξεύτηκε από το αστέρι στην έκρηξη. Το επεκτεινόμενο κέλυφος αερίου και σκόνης, που ωθείται από κύμα κρούσης, ονομάζεται α το υπόλοιπο σουπερνόβα. Εκεί προέκυψε η νουκλεοσύνθεση βαρέων στοιχείων και καθώς ταξιδεύει, εμπλουτίζει το χώρο μεταξύ των αστεριών με αυτά τα βαρέα στοιχεία. Επιπλέον, το κύμα κλονισμού μπορεί να προκαλέσει το σχηματισμό νέων αστεριών και τα νέα αστέρια θα επωφεληθούν από τα βαριά στοιχεία που απομένουν.

Οδηγίες Βίντεο: Η ζωή και ο θάνατος των αστέρων (Απρίλιος 2024).