Visumā ir dažas vietas, kas izaicina izpratni. Un supernovām ir jābūt ekstrēmākajām vietām, kādu vien varat iedomāties. Mēs runājam par zvaigzni, kuras izmērs un masa, iespējams, desmitiem reižu pārsniedz mūsu pašu Sauli un kura vardarbīgi nomirst sekundes laikā.
Ātrāk, nekā man vajag, lai pateiktu vārdu supernova, pilnīga zvaigzne sabrūk sevī, izveidojot melno caurumu, veidojot blīvākus Visuma elementus un pēc tam eksplodējot uz āru ar miljoniem vai pat miljardu zvaigžņu enerģiju.
Bet ne visos gadījumos. Faktiski supernovām ir dažādas garšas, sākot no dažāda veida zvaigznēm, beidzot ar dažāda veida sprādzieniem un radot dažāda veida paliekas.
Ir divi galvenie supernovu veidi, I un II tips. Es zinu, ka tas izklausās nedaudz pretintuitīvi, taču vispirms sāksim ar II tipu.
Tās ir supernovas, kas rodas, kad mirst masīvas zvaigznes. Mēs esam izveidojuši veselu šovu par šo procesu, tādēļ, ja vēlaties to noskatīties tagad, jūs varat noklikšķināt šeit .
Mūsu acis nekad neredzētu Krabja miglāju, kā to parāda šis Habla attēls. Attēla kredīts: NASA, ESA, J. Hester un A. Loll (Arizonas štata universitāte)
Bet šeit ir īsāka versija.
Zvaigznes, kā jūs zināt, savā kodolā pārvērš ūdeņradi kodolsintēzē. Šī reakcija atbrīvo enerģiju fotonu veidā, un šis vieglais spiediens spiež pret gravitācijas spēku, mēģinot ievilkt zvaigzni sevī.
Mūsu Saulei nav tādas masas, lai atbalstītu kodolsintēzes reakcijas ar elementiem, kas nav ūdeņradis vai hēlijs. Tātad, kad viss hēlijs ir izlietots, saplūšanas reakcijas apstājas, un Saule kļūst par baltu punduri un sāk atdzist.
Bet, ja jums ir zvaigzne, kuras masa ir 8–25 reizes lielāka par Saules masu, tā savā kodolā var sapludināt smagākus elementus. Kad tam beidzas ūdeņradis, tas pāriet uz hēliju un pēc tam uz oglekli, neonu utt., līdz pat periodiskajā elementu tabulā. Tomēr, kad tas sasniedz dzelzi, kodolsintēzes reakcija paņem vairāk enerģijas, nekā tā ražo.
Zvaigznes ārējie slāņi sabrūk uz iekšu sekundes daļā un pēc tam detonē kā II tipa supernova. Jums ir palikusi neticami blīva neitronu zvaigzne.
Bet, ja sākotnējai zvaigznei bija vairāk nekā aptuveni 25 reizes lielāka par Saules masu, notiek tāds pats kodola sabrukums. Bet materiāla spēks, kas krīt uz iekšu, sabrūk kodolu melnajā caurumā.
Īpaši masīvas zvaigznes ar vairāk nekā 100 reižu lielāku par Saules masu vienkārši eksplodē bez pēdām. Patiesībā neilgi pēc Lielā sprādziena bija zvaigznes ar simtiem un varbūt pat tūkstošiem reižu lielāku par Saules masu, kas izgatavotas no tīra ūdeņraža un hēlija. Šie briesmoņi būtu dzīvojuši ļoti īsu mūžu, detonējot ar neaptveramu enerģijas daudzumu.
Mākslinieka iespaids par supernovu
Tie ir II tips. I tips ir nedaudz retāk sastopams un tiek izveidots, ja jums ir ļoti dīvaina bināro zvaigžņu situācija.
Viena zvaigzne no pāra ir baltais punduris, sen miris paliekas no galvenās secības zvaigznes, piemēram, mūsu Saules. Pavadonis var būt jebkura cita veida zvaigzne, piemēram, sarkanais milzis, galvenās kārtas zvaigzne vai pat cits baltais punduris.
Svarīgi ir tas, ka tie atrodas pietiekami tuvu, lai baltais punduris varētu nozagt vielu no sava partnera un izveidot to kā potenciālas sprādzienbīstamības apslāpējušu segu. Kad nozagtais daudzums sasniedz 1,4 reizes lielāku par Saules masu, baltais punduris eksplodē kā supernova un pilnībā iztvaiko.
Ia tipa supernovā baltais punduris (pa kreisi) velk matēriju no pavadošās zvaigznes, līdz tās masa sasniedz robežu, kas izraisa sabrukumu un pēc tam sprādzienu. Pateicība: NASA
Šīs attiecības 1,4 dēļ astronomi izmanto Ia tipa supernovas kā “standarta sveces”, lai mērītu attālumus Visumā. Tā kā viņi zina, ar kādu enerģiju tas detonēja, astronomi var aprēķināt attālumu līdz sprādzienam.
Iespējams, ir arī citi, vēl retāki notikumi, kas var izraisīt supernovas un vēl jaudīgākas hipernovas un gamma staru uzliesmojumus. Tās, iespējams, ietver sadursmes starp zvaigznēm, baltajiem punduriem un pat neitronu zvaigznēm.
Kā jūs droši vien esat dzirdējuši, fiziķi izmanto daļiņu paātrinātājus, lai periodiskajā tabulā izveidotu masīvākus elementus. Tādi elementi kā ununseptium un ununtrium. Lai radītu šos elementus, vispirms ir vajadzīga milzīga enerģija, un tie ilgst tikai sekundes daļu.
Taču supernovās tiktu radīti šie elementi un daudzi citi. Un mēs zinām, ka periodiskajā tabulā nav stabilu elementu, jo to šodien šeit nav. Supernova ir daudz labāka vielas smalcinātāja nekā jebkurš daļiņu paātrinātājs, kādu mēs jebkad varētu iedomāties.
Nākamreiz, kad dzirdat stāstu par supernovu, uzmanīgi klausieties, kāda veida supernova tā bija: I vai II tipa. Cik liela masa bija zvaigznei? Tas palīdzēs jūsu iztēlei aptvert šo apbrīnojamo notikumu.