Supernovae: Οι Θάνατοι των Μαζικών Αστέρων

Οι σουπερνόβες είναι τα πιο καταστροφικά πράγματα που μπορούν να συμβούν σε αστέρια πιο μαζικά από τον Ήλιο. Όταν εμφανιστούν αυτές οι καταστροφικές εκρήξεις, απελευθερώνουν αρκετό φως για να κατακλύσουν τον γαλαξία όπου υπήρχε το αστέρι. Αυτό είναι πολύ της ενέργειας που απελευθερώνεται με τη μορφή ορατού φωτός και άλλης ακτινοβολίας! Μπορούν επίσης να φυσήξουν το αστέρι.

Υπάρχουν δύο γνωστοί τύποι σουπερνόβα. Κάθε τύπος έχει τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά και τη δυναμική του. Ας ρίξουμε μια ματιά σε τι σουπερνόβα είναι και πώς συμβαίνουν στον γαλαξία.

Για να κατανοήσουμε μια σουπερνόβα, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε μερικά πράγματα για τα αστέρια. Ξοδεύουν το μεγαλύτερο μέρος της ζωής τους περνώντας από μια περίοδο δραστηριότητας που ονομάζεται να είναι στο κύρια ακολουθία. Αρχίζει πότε πυρηνική σύντηξη αναφλέγεται στον αστρικό πυρήνα. Τελειώνει όταν το αστέρι έχει εξαντλήσει το υδρογόνο που απαιτείται για να διατηρήσει αυτή τη σύντηξη και αρχίζει να συντηρεί βαρύτερα στοιχεία.

Μόλις ένα άστρο εγκαταλείψει την κύρια ακολουθία, η μάζα του καθορίζει τι συμβαίνει στη συνέχεια. Για τους σουπερνόβες τύπου Ι, οι οποίοι εμφανίζονται σε συστήματα δυαδικών αστεριών, τα αστέρια που είναι περίπου 1,4 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του Ήλιου μας περνούν από διάφορες φάσεις. Κινούνται από τη σύντηξη του υδρογόνου στο τήγμα ηλίου. Σε αυτό το σημείο, ο πυρήνας του αστεριού δεν είναι σε αρκετά υψηλή θερμοκρασία για να διασώσει τον άνθρακα, και έτσι εισέρχεται σε μια σούπερ κόκκινη φάση. Ο εξωτερικός φάκελος του αστέρα διασκορπίζεται αργά στο περιβάλλον μέσον και αφήνει ένα λευκό νάνο (τον εναπομείναντα πυρήνα άνθρακα / οξυγόνου του αρχικού αστέρα) στο κέντρο ενός πλανητικού νεφελώματος.

Βασικά, ο λευκός νάνος έχει μια ισχυρή βαρυτική έλξη που προσελκύει υλικό από τον σύντροφό του. Αυτό το "αστέρι υλικό" συγκεντρώνεται σε ένα δίσκο γύρω από το λευκό νάνο, γνωστό ως δίσκος πρόσκρουσης. Καθώς το υλικό συσσωρεύεται, πέφτει πάνω στο αστέρι. Αυτό αυξάνει τη μάζα του λευκού νάνου. Τελικά, καθώς η μάζα αυξάνεται σε περίπου 1,38 φορές τη μάζα του Ήλιου μας, το αστέρι εκρήγνυται σε μια βίαιη έκρηξη γνωστή ως σουπερνόβα Τύπου Ι.

Υπάρχουν ορισμένες παραλλαγές σε αυτό το θέμα, όπως η συγχώνευση δύο λευκών νάνων (αντί της προσθήκης υλικού από ένα αστέρι κύριας αλληλουχίας στον σύντροφο του νάνου του).

Σε αντίθεση με τους σουπερνόβες Τύπου Ι, οι σουπερνόβες Τύπου ΙΙ συμβαίνουν σε πολύ ογκώδη αστέρια. Όταν ένα από αυτά τα τέρατα φτάσει στο τέλος της ζωής του, τα πράγματα πάνε γρήγορα. Αν και τα αστέρια όπως ο ήλιος μας δεν θα έχουν αρκετή ενέργεια στους πυρήνες τους για να διατηρήσουν τη σύντηξη που έχει περάσει από τον άνθρακα, μεγαλύτερη τα αστέρια (περισσότερες από οκτώ φορές τη μάζα του Ήλιου μας) θα τελειοποιήσουν τελικά τα στοιχεία μέχρι το σίδερο στο πυρήνας. Η σύντηξη σιδήρου καταναλώνει περισσότερη ενέργεια από ό, τι διαθέτει το αστέρι. Μόλις ένα τέτοιο αστέρι προσπαθήσει να σβήσει το σίδερο, ένα καταστροφικό τέλος είναι αναπόφευκτο.

Μόλις η σύντηξη σταματήσει στον πυρήνα, ο πυρήνας θα συρρικνωθεί εξαιτίας της τεράστιας βαρύτητας και το εξωτερικό τμήμα του αστέρα "πέφτει" στον πυρήνα και ανακάμπτει για να δημιουργήσει μια τεράστια έκρηξη. Ανάλογα με τη μάζα του πυρήνα, θα γίνει είτε a αστέρι νετρονίων ή μαύρη τρύπα.

Εάν η μάζα του πυρήνα είναι μεταξύ 1,4 και 3,0 φορές η μάζα του Ήλιου, ο πυρήνας θα γίνει αστέρι νετρονίων. Αυτό είναι απλώς μια μεγάλη σφαίρα νετρονίων, γεμάτη πολύ σφιχτά από τη βαρύτητα. Συμβαίνει όταν ο πυρήνας συστέλλεται και υφίσταται μια διαδικασία γνωστή ως νετρονική. Εκεί τα πρωτόνια στον πυρήνα συγκρούονται με ηλεκτρόνια πολύ υψηλής ενέργειας για τη δημιουργία νετρονίων. Καθώς αυτό συμβαίνει, ο πυρήνας σκληραίνει και στέλνει κύματα κλονισμού μέσω του υλικού που πέφτει πάνω στον πυρήνα. Το εξωτερικό υλικό του αστέρα εξωθείται στη συνέχεια μέσα στο περιβάλλον μέσο δημιουργώντας το σουπερνόβα. Όλα αυτά συμβαίνουν πολύ γρήγορα.

Εάν η μάζα του πυρήνα του πεθαμένου αστέρα είναι μεγαλύτερη από τρεις έως πέντε φορές τη μάζα του Ήλιου, τότε ο πυρήνας δεν θα είναι σε θέση να στηρίξει τη δική του τεράστια βαρύτητα και θα καταρρεύσει σε μια μαύρη τρύπα. Αυτή η διαδικασία θα δημιουργήσει επίσης κύματα κλονισμού που οδηγούν υλικό στο περιβάλλον μέσον, δημιουργώντας το ίδιο είδος σουπερνόβα ως τον τύπο έκρηξης που δημιουργεί ένα αστέρι νετρονίων.

Και στις δύο περιπτώσεις, αν δημιουργείται ένα αστέρι νετρονίων ή μια μαύρη τρύπα, ο πυρήνας παραμένει πίσω ως υπόλοιπο της έκρηξης. Το υπόλοιπο αστέρι εκτοξεύεται στο διάστημα, σπέρνοντας τον κοντινό χώρο (και τα νεφελώματα) με βαριά στοιχεία που χρειάζονται για το σχηματισμό άλλων αστεριών και πλανητών.

• Τα σουπερνόβα έρχονται σε δύο γεύσεις: Τύπου 1 και Τύπου II (με υποτύπους όπως τα Ια και ΙΙα).
• Μια έκρηξη υπερφόρτωσης συχνά πλήττει ένα αστέρι, αφήνοντας πίσω έναν τεράστιο πυρήνα.
• Μερικές εκρήξεις σουπερνόβα έχουν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία μαύρων οπών μαζικής μάζας.
• Αστέρια όπως ο ήλιος ΔΕΝ πεθαίνουν ως σουπερνόβα.

Επεξεργάστηκε και ενημερώθηκε από Carolyn Collins Petersen.