Død af en massiv stjerne

• Kan 8, 2024

Massive stjerner fødes på samme måde som mindre stjerner som Solen. Tyngdekraften får en sky af gas til at kollapse, indtil den er tæt nok og varm nok til at starte brint brændende. Dette er kernefusion af hydrogenatomer for at fremstille heliumatomer. Energien udad fra energien fra nukleare reaktioner afbalancerer tyngdekraften. En stjerne som solen vil ikke løbe tør for brændstof i milliarder af år, men en massiv stjerne brænder lyst og slipper gennem dens brændstof i en brøkdel af tiden.

Stellar nucleosynthesis
Når en stjerne løber tør for brintbrændstof, trækker kernen sig sammen. Det producerer varme, måske nok til at begynde at brænde helium. Dette sker i sollignende stjerner såvel som stjerner, der er mere massive end solen. Selvom kernen sammentrækkes, udvides de ydre lag. Sollignende stjerner svulmer ind røde giganter og massive stjerner ind røde supergiganter.

Men når heliumet er opbrugt, er fusionen over for stjerner, hvis masse er fra 0,5 til 8 gange solens masse. Da der uden fusion ikke er nogen udvendig kraft til at begrænse tyngdekraften, falder stjernen sammen i en hvid dværg.

Og stjerner med høj masse - hvad sker der med dem? Da de er mere massive, brænder de varmere. Helium-fusion producerer kulstof og ilt, og en massiv stjerne kan derefter smelte sammen disse tungere atomer til at producere endnu tungere. De kan gennemgå flere sådanne cyklusser, indtil stjernen smelter silicium ind i jern og ender med en jernkerne. Processen med at smelte lettere elementer til tungere elementer er kendt som stjernenukleosyntesen.

Når stjernen har en jernkerne, er det slutningen. Du kan ikke smelte sammen jern for at frigive energi. Tyngdekraften vinder endelig. Med intet til at stoppe det, kollapser stjernen på en mest spektakulær måde.

Lidt om atomer
Inden vi fortsætter historien, skal vi bemærke et par fakta om atomer.

• Et atom har en kerne lavet af protoner (med en positiv debitering) og neutroner (som er neutrale).


• Omkring kernen ligger en sky af kredsløb elektroner med negative gebyrer.


• Kernen er tusinder af gange mindre end hele atomet.


• Selvom elektronerne er teensy sammenlignet med protoner og neutroner, er deres baner store.


• Almindelige stoffer er lavet af atomer, der for det meste er tomt rum - det virker solidt, fordi elektronerne bevæger sig så hurtigt.

Men hvad nu hvis vi kunne sprænge elektronerne ind i kernen og slippe af med alt det rum?

Stjernen kollapser
Der er så meget stof i den sammenbrudte stjerne, at kernen ikke ender som en hvid dværg. Det kollapser så voldsomt, at elektronerne i dets atomer skubbes ind i kernen. Der reagerer de med protonerne for at producere neutroner og neutrinoer. (Neutrino er ekstremt små subatomære partikler uden elektrisk ladning og næsten ingen masse.) Kernen er nu lavet af neutroner og er utroligt tæt. Alt dette sker på en brøkdel af et sekund - meget kortere tid end det tager at læse dette afsnit.

Kernen bliver så tæt, at den modstår enhver yderligere sammenbrud, og den sag, der falder ind i høj hastighed, rammer den og spretter ud. Kollisionen frigiver alle disse neutrinoer. De bærer energien væk fra kernekollapsen og opvarmer alt det infalling materiale til milliarder grader. Alt undtagen neutronkernen kastes ud i hastigheder på millioner af kilometer i timen. En chokbølge skubber gennem det ekspanderende affald, og lettere elementer smelter sammen til tyngre, inklusive meget tunge som guld og uran. Dette sker i de første femten minutter.

Vi kalder eksplosionen a supernova, og det er så magtfuldt, at det i et stykke tid er så lyst som en hel galakse.

Neutron stjerne
Hvis kernen i den kollapsede stjerne er mellem 1,5 og 3 gange solens masse, bliver den til neutronstjerne. Selvom den har en masse masse, skal du huske, at dens atomer er kollapset, så dens radius er kun ca. 10 km (6 mi). Alligevel ville en teskefuld af dens sag veje milliarder af tons. Stjernen kan ikke kollapse længere, fordi de tætpakede neutroner udøver en kald udadvendt kraft neutrondegenerationspres.

En hurtigt roterende neutronstjerne er en pulsar. Når den drejer, udsender den pulser af elektromagnetisk stråling. Hver gang det drejer i vores retning, kan en puls med radioemission opdages. Et millisekund pulsar snurrer så hurtigt, at der kun er et millisekund mellem impulser. Pulsaren i overskriftsbilledet er en millisekund pulsar, men unik udsender den gammastråling.

Sorte huller
Hvis kernen er mere massiv end ca. tre gange solens masse, kan selv degenerationstryk ikke stoppe sammenbruddet. Resultatet er en sort hul. Det er faktisk ikke et hul i rummet, men tyngdekraften i den stærkt koncentrerede masse vrider rummet. Dens tyngdekraft er så stærk, at den hastighed, der kræves for at flygte fra den, er større end lyshastigheden, så selv lys ikke kan undslippe.Selvom vi ikke kan se sorte huller, kan vi undertiden registrere deres gravitationseffekter på andre genstande.

Supernova rest
Kernen i en massiv stjerne ender som en neutronstjerne eller sort hul, men der er også resten af ​​sagen, materialet bortvist fra stjernen i eksplosionen. Den ekspanderende skal af gas og støv, der drives af en chokbølge, kaldes a supernova rest. Det var her nukleosyntesen af ​​tunge elementer fandt sted, og når den bevæger sig, beriger den rummet mellem stjernerne med disse tunge elementer. Derudover kan chokbølgen udløse ny stjernedannelse, og de nye stjerner vil drage fordel af de tunge elementer, der er tilbage.

Video Instruktioner: YouTube-stjerne dræbt i parkour-ulykke | Ultra Snydt (Kan 2024).