Smrt masivní hvězdy

• Smět 17, 2024

Masivní hvězdy se rodí stejným způsobem jako menší hvězdy jako slunce. Gravitace způsobí, že se oblak plynu zhroutí, dokud není dostatečně hustý a dostatečně horký, aby mohl začít spalování vodíku. To je jaderná fůze atomů vodíku pro vytvoření atomů helia. Vnější síla energie z jaderných reakcí vyrovnává tah gravitace. Hvězda jako Slunce nevyčerpá palivo po miliardy let, ale obrovská hvězda jasně hoří a za zlomek času prochází palivem.

Hvězdná nukleosyntéza
Když hvězda vyčerpá vodík, palivo se zkrátí. To produkuje teplo, možná dost na spalování helia. To se děje ve hvězdách podobných slunci a také hvězdám, které jsou hmotnější než Slunce. Ačkoli se jádro stahuje, vnější vrstvy se rozšiřují. Slunce jako hvězdy červené obry a mohutné hvězdy červené supergianty.

Když je však hélium vyčerpáno, dojde k fúzi u hvězd, jejichž hmotnost je od 0,5 do 8násobku hmotnosti Slunce. Protože bez fúze neexistuje žádná vnější síla, která by omezovala gravitaci, hvězda se zhroutí do a bílý trpaslík.

A hvězdy s vysokou hmotností - co se s nimi stane? Protože jsou masivnější, hoří tepleji. Fúze hélia produkuje uhlík a kyslík a mohutná hvězda pak může fúzovat tyto těžší atomy za vzniku ještě těžších atomů. Mohou projít několika takovými cykly, dokud hvězda nerozpojí křemík do železa a nekončí železným jádrem. Proces spojování lehčích prvků do těžších je známý jako hvězdná nukleosyntéza.

Když má hvězda železné jádro, to je konec. Nemůžete pojistit železo, abyste uvolnili energii. Gravitace nakonec vyhraje. S ničím, co by to zastavilo, se hvězda zhroutí nejúžasnějším způsobem.

Trochu o atomech
Než budeme pokračovat v příběhu, musíme si povšimnout několika faktů o atomech.

• Atom má jádro vyroben z protony (s kladným nábojem) a neutrony (které jsou neutrální).


• Kolem jádra je oblak obíhající elektrony se zápornými poplatky.


• Jádro je tisícekrát menší než celý atom.


• I když jsou elektrony teensy ve srovnání s protony a neutrony, jejich oběžné dráhy jsou velké.


• Obyčejná hmota je tvořena atomy, které jsou většinou prázdným prostorem - zdá se pevná, protože elektrony se pohybují tak rychle.

Ale co kdybychom mohli přimíchat elektrony do jádra a zbavit se celého toho prostoru?

Hvězda se zhroutí
V kolabující hvězdě je tolik věcí, že jádro nekončí jako bílý trpaslík. Klesá tak prudce, že elektrony jeho atomů jsou tlačeny do jádra. Tam reagují s protony a vytvářejí neutrony a neutrinos. (Neutrina jsou extrémně malé subatomické částice bez elektrického náboje a téměř bez hmoty.) Jádro je nyní vyrobeno z neutronů a je neuvěřitelně husté. To vše se děje za zlomek vteřiny - mnohem méně času, než je třeba k přečtení tohoto odstavce.

Jádro je tak husté, že odolává jakémukoli dalšímu kolapsu a hmota, která padá vysokou rychlostí, ho zasáhne a odrazí. Kolize uvolní všechny ty neutrina. Odnášejí energii z kolapsu jádra a zahřívají veškerý nafouknutý materiál na miliardy stupňů. Všechno kromě neutronového jádra se vyhodí rychlostí milionů kilometrů za hodinu. Rázová vlna se protahuje rozšiřujícími se troskami a lehčí prvky jsou roztaveny do těžších, včetně velmi těžkých jako zlato a uran. To se děje během prvních patnácti minut.

Výbuch nazýváme a supernovaa je tak silný, že je po určitou dobu tak jasný jako celá galaxie.

Neutronová hvězda
Pokud je jádro zhroucené hvězdy mezi 1,5 a 3násobkem hmoty Slunce, stává se neutronová hvězda. Ačkoli má hodně hmoty, pamatujte, že jeho atomy se zhroutily, takže jeho poloměr je pouze asi 10 km (6 mi). Čajová lžička této věci by však vážila miliardy tun. Hvězda se nemůže dále zhroutit, protože pevně nabité neutrony vyvíjejí vnější sílu zvanou tlak neutronové degenerace.

Rychle se otáčející neutronová hvězda je pulsar. Jak se točí, vydává pulsy elektromagnetického záření. Pokaždé, když se otočí naším směrem, může být detekován puls radiové emise. Milisekundový pulsar se točí tak rychle, že mezi impulsy je jen milisekunta. Pulsar v záhlaví obrazu je milisekundový pulsar, ale jedinečně emituje gama záření.

Černé díry
Pokud je jádro masivnější než asi trojnásobek hmotnosti Slunce, ani degenerační tlak nemůže zastavit kolaps. Výsledkem je a Černá díra. Ve skutečnosti to není díra ve vesmíru, ale gravitace vysoce koncentrovaného masového zvratu prostoru. Jeho gravitace je tak silná, že rychlost potřebná k úniku z ní je větší než rychlost světla, takže ani světlo nemůže uniknout.I když nevidíme černé díry, někdy můžeme odhalit jejich gravitační účinky na jiné objekty.

Zbytek Supernovy
Jádro masivní hvězdy končí jako neutronová hvězda nebo černá díra, ale je tu také zbytek hmoty, materiál při explozi vyloučen z hvězdy. Rozšiřující se obal plynu a prachu, vyvolaný rázovou vlnou, se nazývá a zbytek supernovy. Je to místo, kde nastala nukleosyntéza těžkých prvků, a jak se pohybuje, obohacuje prostor mezi hvězdami těmito těžkými prvky. Rázová vlna může navíc vyvolat vznik nových hvězd a nové hvězdy budou těžit z těžkých prvků zanechaných.

Video Návody: Jak by byl slyšet výbuch Hvězdy Smrti? - Vědecké kladivo (Smět 2024).