Смърт на масивна звезда

• Може 17, 2024

Масивните звезди се раждат по същия начин като по-малките звезди като Слънцето. Гравитацията прави облак от колапс, докато не стане достатъчно плътен и горещ, за да започне изгаряне на водород, Това е ядрен синтез на водородни атоми, за да се получат хелиеви атоми. Външната сила на енергията от ядрените реакции балансира привличането на гравитацията. Звезда като Слънцето няма да изчерпи гориво в продължение на милиарди години, но масивна звезда гори ярко и преминава през горивото си за част от времето.

Звездна нуклеосинтеза
Когато на звездата изчерпи водородно гориво, ядрото се свива. Това произвежда топлина, може би достатъчно, за да започне изгарянето на хелий. Това се случва при звезди, подобни на слънце, както и звезди, по-масивни от Слънцето. Въпреки че основната контракция, външните слоеве се разширяват. Слънцевидни звезди се надуват червени гиганти и масивни звезди в червени супергиганти.

Но когато хелият се изразходва, синтезът свършва за звезди, чиято маса е от 0,5 до 8 пъти по-голяма от масата на Слънцето. Тъй като без сливане няма външна сила за ограничаване на гравитацията, звездата се срива в a бяло джудже.

А звездите с висока маса - какво се случва с тях? Тъй като са по-масивни, те изгарят по-горещо. Хелийният синтез произвежда въглерод и кислород и масивна звезда може след това да слее тези по-тежки атоми, за да произведе още по-тежки. Те могат да преминат през няколко такива цикъла, докато звездата не слепи силиций в желязо и се озове с желязна сърцевина. Процесът на сливане на по-леките елементи в по-тежки е известен като звездна нуклеосинтеза.

Когато звездата има желязна сърцевина, това е краят. Не можете да запалите желязо, за да освободите енергия. Гравитацията накрая печели. Без нищо да го спре, звездата се срива по най-ефектен начин.

Малко за атомите
Преди да продължим историята, трябва да отбележим няколко факта за атомите.

• Атом има а ядро направен от протони (с положителен заряд) и неутрони (които са неутрални).


• Около ядрото има облак от орбита електрони с отрицателни такси.


• Ядрото е хиляди пъти по-малко от целия атом.


• Въпреки че електроните са тежки в сравнение с протоните и неутроните, орбитите им са големи.


• Обикновената материя е изградена от атоми, които са предимно празно пространство - изглежда твърдо, защото електроните се движат толкова бързо.

Но какво ще стане, ако успеем да натрошим електроните в ядрото и да се освободим от цялото това пространство?

Звездата се срива
В рушащата се звезда има толкова много материя, че сърцевината не свършва като бяло джудже. Той се срива толкова силно, че електроните на неговите атоми са изтласкани в ядрото. Там те реагират с протоните, за да произведат неутрони и неутрино, (Неутрино са изключително малки субатомни частици без електрически заряд и почти без маса.) Ядрото сега е направено от неутрони и е невероятно плътно. Всичко това се случва за части от секундата - много по-малко време, отколкото е необходимо да се прочете този параграф.

Ядрото става толкова плътно, че устоява на по-нататъшен срив и материята, която пада с висока скорост, го удря и отскача. Сблъсъкът освобождава всички онези неутрино. Те пренасят енергията от ядрото на колапса и нагряват целия падащ материал до милиарди градуси. Всичко, освен неутронното ядро, се изхвърля със скорост от милиони километри в час. Ударната вълна се прокарва през разширяващите се отломки и по-леките елементи се сливат в по-тежки, включително много тежки като злато и уран. Това се случва през първите петнадесет минути.

Ние наричаме експлозията а свръхнова, и е толкова мощен, че за известно време е толкова ярък, колкото цяла галактика.

Нейтронна звезда
Ако сърцевината на свитата звезда е между 1,5 и 3 пъти по-голяма от масата на Слънцето, тя се превръща в a неутронна звезда, Въпреки че има много маса, не забравяйте, че атомите му са се срутили, така че радиусът му е само около 10 км (6 мили). И все пак една чаена лъжичка от материята му би тежала милиарди тонове. Звездата не може да се срине повече, защото плътно натъпканите неутрони проявяват външна сила, наречена налягане на дегенерация на неутрон.

Бързо въртяща се неутронна звезда е a пулсар, Докато се върти, той излъчва импулси от електромагнитно излъчване. Всеки път, когато се завърти в нашата посока, може да се открие импулс на радио излъчване. Милсекунда пулсар се върти толкова бързо, че между импулсите има само милисекунда. Пулсарът в заглавното изображение е милисекунда пулсар, но уникално той излъчва гама-лъчение.

Черни дупки
Ако ядрото е по-масивно от около три пъти по-голямо от масата на Слънцето, дори налягането на дегенерация не може да спре колапса. Резултатът е a Черна дупка, Това всъщност не е дупка в космоса, но гравитацията на силно концентрираната маса усуква пространството. Нейната гравитация е толкова силна, че скоростта, необходима за бягство от нея, е по-голяма от скоростта на светлината, така че дори светлината не може да избяга.Въпреки че не можем да видим черни дупки, понякога можем да открием гравитационните им ефекти върху други обекти.

Остатък от Супернова
Ядрото на масивна звезда завършва като неутронна звезда или черна дупка, но там е и останалата част от материята, материалът, изхвърлен от звездата при експлозията. Разширяващата се обвивка от газ и прах, задвижвана от ударна вълна, се нарича a остатък от свръхнова, Именно там се е случила нуклеосинтезата на тежки елементи и докато пътува, обогатява пространството между звездите с тези тежки елементи. В допълнение, ударната вълна може да предизвика образуването на нови звезди, а новите звезди ще се възползват от тежките елементи, останали след себе си.

Инструкции Видео: Ratio представя: Смъртта на звездите (Може 2024).