Bir süpernova patlamasından sonra madde neden çekirdekte çöküyor?

Bir süpernova patlamasının ardından bir yıldız beyaz bir cüce, nötron yıldızı, kara delik veya sadece yıldız tozu ve gaz artıklarına dönüşebilir.

İkinci durum hariç tutulduğunda, maddenin uzayda patladığı ve dağıldığı böyle bir olaydan sonra yıldızın ana maddesi neden ve nasıl çöktü?

"Bir şeyi havaya uçurmak" için, bağlayıcı enerjisinden daha fazla enerji salmanız ve bu enerjiyi yakalamanın bir yolunu bulmanız gerekir, böylece başka bir şekilde kaçamaz.

Çekirdek çöküşü süpernovaların merkezinde 10 km yarıçap vardır, $1.4 M_{\odot}$(neredeyse) nötron topu. Yerçekimi bağlama enerjisi$\sim GM^2/R = 5\times 10^{46}$ J.

Bu, çekirdeğin çok daha büyük bir boyuttan çökmesi ile ne kadar enerji açığa çıktığıdır (yani süpernova enerjisinin başlaması kütleçekimseldir) ve bu enerjinin bir kısmı demir çekirdeklerini ayırmaya ve nötron yapmaya (her ikisi de endotermik) girmeye başlar. süreçler) ve geri kalanların çoğu nötrino şeklinde kaçar, o zaman çekirdeği bağlamak için yeterli enerji olamaz. Ancak bu enerjinin küçük bir kısmı (% 1) aktarılır zarf o (büyüklük en az 5 siparişler yoluyla) çok daha büyük bir yarıçapına sahip olduğundan orijinal yıldızın, olan kendi yerçekimi bağlayıcı enerjisini üstesinden gelmek ve onu patlama için yeterli uzayın içine.

Bir tip Ia süpernova (patlayan bir beyaz cüce) durumu oldukça farklıdır. Burada enerji kaynağı yerçekimi çöküşü değil , demir cüce elementleri oluşturmak için beyaz cüceyi oluşturan tüm karbon ve oksijenin termonükleer patlamasından kaynaklanmaktadır. Bu ekzotermik süreç hızla orijinal yıldızı ayırmak için yeterli enerjiyi serbest bırakır (örneğin buraya bakın ) ve tamamen yok olur.

Yukarıdaki açıklamalardan eksik olan, her türlü patlamaya neden olan gerçekten olup biten.

Ben bu konuda yardımcı olmak için xkcd çalacak:

https://what-if.xkcd.com/73/

Ve Max Planck Enstitüsü'nden, nötrino yönünün doğası hakkında derinlemesine konuşan bir makale:

https://www.mpg.de/11368641/neutrinos-supernovae

Sonuçta, yıldız ölmek üzereyken, nötrino yaymaya başlar. Çok fazla nötrino ... çok fazla enerji. Şimdi, eminim ki "bu ne yapacaktır ... fazla bir şey yapmazlar". Ama bu tam anlamıyla bir futbol stadyumunda karıncalarla gömülmek gibi ... çok fazla enerji dolduran çok fazla nötrino var, kelimenin tam anlamıyla yıldızın dış maddesinin yerçekiminden uzaklaştıracak kadar büyük bir enerjiyle dışarı doğru üflenmesine neden oluyorlar kalan maddenin kuyusu.

Ah ... ama nasıl bir mesele var? Merkeze yakın olduğu için, yerçekimi kuyusu en derindir ve ayrıca merkeze yakın herhangi bir parçacık (nükleus / nötron) nötrinolar tarafından hemen hemen her yönde eşit olarak bombalanır ... böylece toplam momentum etkili bir şekilde sıfıra döner. Maddenin bir kısmı biraz taşındı ... ama çok derin yerçekimine geri döndü.

Eminim ki en azından nötrinolar (ve diğer tüm enerji) tarafından buharlaştırılmadan önce, bu kısa bir an için göze çarpan bir manzara olurdu.

Bulunan cevabı NASA sitesinde

Çökme o kadar hızlı olur ki , yıldızın dış kısmının patlamasına neden olan muazzam şok dalgaları yaratır !

Bu, çekirdeğin bir şekilde patlamadan kurtulduğu anlamına gelir

Bir süpernova patlamasından sonra, olay nötron yıldızı veya kara delik olarak kompakt bir nesne bırakabilir. Nesne, geri düşme birikimi veya refakatçi yıldızı gibi materyalleri hala toplayabilir. Nesne bir nötron yıldızı ise, bir kara deliğe daha da çökebilir.

50-150 güneş kütle aralığındaki büyük yıldızların bir süpernova sonunda patlayabileceğini unutmayın, "çift kararsızlık" adı verilen bir şey yüzünden hiçbir çekirdek bırakmaz.

Bir yıldızda, genellikle birbirini dengeleyen iki karşıt kuvvet vardır Yerçekimi, çökmeyi indükleyen bir kuvvettir, içindeki füzyon reaksiyonlarından kaynaklanan radyasyon basıncı çökme eğilimine direnir. Hidrojen yakıtlarının çoğunu tükettiğinde küçük, güneş benzeri yıldızlar helyumu "yakmaya" başlayacak ve kırmızı devler haline gelecektir. Helyum bittiğinde, bir novada dış katmanlarını üfler ve Dünya'nın büyüklüğü hakkında beyaz bir cüce oluşturmak için çökerler. Bu beyaz cüceler inanılmaz derecede yoğun ve ağırdır, çünkü orijinal yıldızın kütlesinin çoğu nispeten küçük bir hacme sıkıştırılmıştır. Daha fazla çökme, elektron dejenerasyon basıncı olarak adlandırılan bir kuvvet tarafından karşılanır.

Güneşten çok daha büyük yıldızlar, helyumun ötesinde kaynaştırıcı elementlere devam edecek ve demire ulaşana kadar ardışık olarak daha ağır elementlerin katmanlarını oluşturacaktır. Demir ötesinde elementlerin kaynaşması, herhangi bir üretimden ziyade bir enerji girişi gerektirir ve nükleer yangınlar dışarı çıkar, bu nedenle yıldız çöküşünün dış katmanlarını radyasyon basıncından desteklenerek süpernova patlaması oluşturur. Elektron dejenerasyon basıncı, çok daha küçük yıldızlardan daha sert bir çöküşü önlemek için yeterli değildir. Çöken yıldızın kütlesine göre, bu ya yaklaşık 6 mil çapında inanılmaz yoğunluğa sahip ama birkaç güneşimize eşdeğer bir kütle içeren devasa bir atom çekirdeği gibi olan bir nötron yıldızının oluşumuyla sonuçlanacak, ya da maddenin bilim tarafından tam olarak anlaşılmayan bir duruma girdiği bir karadelik tekilliğinin oluşturulması daha da çökecektir. Bu arada güneşimizin çapı 860.000 mil ..