Що таке наднова?

приміська

Наднові - це величезні вибухи, в яких вибухає ціла зірка. Їх найчастіше бачать у віддалених галактиках, як `` нові '' зірки, які здаються близько до галактики, членом якої вони є. Вони надзвичайно яскраві, конкуруючи, протягом декількох днів поєднують випромінювання світла всіх інших зірок в галактиці.

Оскільки більшість наднових трапляються у дуже віддалених галактиках, вони занадто слабкі, навіть для великих телескопів, щоб мати можливість детально їх вивчати. Іноді вони трапляються в сусідніх галактиках, і тому можливе детальне вивчення у багатьох різних смугах хвиль.

Останню наднову, побачену в нашій галактиці, систему Чумацького Шляху, побачив Кеплер, відомий астроном, у 1604 році. Найяскравішою з тих пір була наднова 1987А у Великій Магеллановій Хмарі, маленькій супутниковій галактиці Чумацького Шляху. Найяскравішою надновою на північному небі за останні 20 років була наднова 1993J в галактиці M81, яку вперше побачили 26 березня 1993 року.

Наднові класифікуються на два різні типи за різною еволюційною історією. Наднові типу I є результатом масопереносу в двійковій системі, що складається з білої карликової зірки та гігантської зірки, що розвивається. Наднові II типу - загалом масивні окремі зірки, які досягають кінця свого життя надзвичайно ефектно.

Спочатку ми обговоримо наднові II типу, а потім коротко I тип.


Чому виникають наднові II типу?

Структура всіх зірок визначається битвою між гравітацією та тиском випромінювання, що виникає в результаті внутрішнього генерування енергії. На ранніх етапах еволюції зірки генерування енергії в її центрі відбувається за рахунок перетворення водню в гелій. Для зірок із масою, приблизно в 10 разів більшою за Сонце, це триває близько десяти мільйонів років.

Після цього весь водень у центрі такої зірки вичерпується, і «горіння» водню може тривати лише в оболонці навколо ядра гелію. Ядро стискається під дією сили тяжіння, доки його температура не стане достатньо високою, щоб відбулося «спалення» гелію у вуглець та кисень. Фаза "вигорання" гелію триває близько мільйона років, але з часом гелій у центрі зірки виснажується і продовжує, як водень, "згоряти" в оболонці. Ядро знову стискається, поки воно не стане достатньо гарячим для перетворення вуглецю в неон, натрій і магній. Це триває близько 10 000 років.

Ця картина виснаження серцевини, скорочення та `` спалення '' шарів повторюється, коли неон перетворюється на кисень та магній (протягом приблизно 12 років), кисень перетворюється на кремній та сірку (близько 4 років), і нарешті кремній перетворюється приблизно за тиждень.

Як тільки ядро ​​досягне заліза, більше не можна отримати енергію плавленням, тому радіаційний тиск не врівноважує силу тяжіння. Колапс відбувається, коли маса заліза досягає 1,4 маси Сонця. Гравітаційне стиснення нагріває ядро ​​до точки, де воно ендотермічно розпадається на нейтрони. Ядро руйнується від половини діаметра Землі до приблизно 100 км за кілька десятих секунди, і приблизно за секунду воно стає нейтронною зіркою діаметром 10 км. Це виділяє величезну кількість потенційної енергії, головним чином у формі нейтрино, які несуть близько 99% енергії.

Утворюється ударна хвиля, яка протягом двох годин проходить через зовнішні шари зірки, викликаючи реакції синтезу. Вони утворюють важкі елементи. Зокрема, кремній та сірка, що утворюються незадовго до колапсу, об’єднують утворюючи радіоактивний нікель та кобальт, які відповідають за форму світлової кривої після перших двох тижнів.

Коли ударна хвиля досягає поверхні зірки, температура досягає 200 000 градусів, і зірка вибухає зі швидкістю приблизно 15 000 км/сек. Це швидко розширюється обгортання виглядає як початковий швидкий підйом блиску. Це більше схоже на величезний вогненний шар, який швидко розширюється і стоншується, дозволяючи побачити випромінювання далі всередині, поблизу центру вихідної зірки. Згодом більша частина світла надходить від енергії, що виділяється при радіоактивному розпаді кобальту та нікелю, що утворюються під час вибуху.


Наднові I типу:

Наднові типу I - це навіть яскравіші об'єкти, ніж наднові типу II. Незважаючи на те, що механізм вибуху дещо схожий, причина дуже інша.

Походження наднової типу I - це давня, еволюціонувала бінарна система, в якій принаймні одним компонентом є біла карликова зірка.
Білі карлики - це дуже маленькі, компактні зірки, які впали приблизно до однієї десятої від розміру Сонця. Вони являють собою остаточну еволюційну стадію всіх зірок із невеликою масою. Електрони білого карлика піддаються квантово-механічним обмеженням (речовина називається виродженою), і цей стан може підтримуватися лише для зоряних мас, що менше приблизно в 1,4 рази, ніж у Сонця.

Пара зірок втрачає кутовий момент, поки вони не настільки близькі, що речовина від зірки-супутника переноситься на товстий диск навколо білого карлика і поступово інтегрується білим карликом.
Маса, передана від гігантської зірки, збільшує масу білого карлика до величини, значно більшої за критичну, і, як наслідок, вся зірка руйнується, і ядерне "згоряння" вуглецю та кисню в нікель виробляє достатньо енергії, щоб здути зірку на шматки. Потім енергія, що виділяється, як і у випадку типу II, відбувається від радіоактивного розкладання нікелю через кобальт до заліза.