Universumissa on muutamia paikkoja, jotka uhmaavat ymmärrystä. Ja supernovien on oltava äärimmäisimpiä paikkoja, joita voit kuvitella. Puhumme tähdestä, jonka koko ja massa on mahdollisesti kymmeniä kertoja suurempi kuin oma aurinkomme ja joka kuolee väkivaltaisesti sekunnissa.
Nopeammin kuin minun tarvitsee sanoa sana supernova, täydellinen tähti romahtaa itseensä luoden mustan aukon, muodostaen maailmankaikkeuden tiheämpiä alkuaineita ja sitten räjähtää ulospäin miljoonien tai jopa miljardien tähtien energialla.
Mutta ei kaikissa tapauksissa. Itse asiassa supernovat ovat eri makuisia, alkaen erilaisista tähdistä, päätyen erilaisiin räjähdyksiin ja tuottaen erilaisia jäänteitä.
Supernovaja on kahta päätyyppiä, tyyppi I ja tyyppi II. Tiedän, että tämä kuulostaa hieman vastaintuitiiviselta, mutta aloitetaan ensin Type II:sta.
Nämä ovat supernoveja, jotka syntyvät massiivisten tähtien kuollessa. Olemme tehneet koko ohjelman tästä prosessista, joten jos haluat katsoa sen nyt, voit klikata tästä .
Silmämme eivät koskaan näkisi rapu-sumua, kuten tämä Hubble-kuva osoittaa. Kuvan luotto: NASA, ESA, J. Hester ja A. Loll (Arizona State University)
Mutta tässä on lyhyempi versio.
Tähdet, kuten tiedät, muuttavat vedyn fuusioksi ytimeessään. Tämä reaktio vapauttaa energiaa fotonien muodossa, ja tämä kevyt paine painaa painovoimaa vastaan yrittäen vetää tähden itseensä.
Auringollamme ei ole massaa tukemaan fuusioreaktioita muiden kuin vedyn tai heliumin kanssa. Joten kun kaikki helium on käytetty, fuusioreaktiot pysähtyvät ja Auringosta tulee valkoinen kääpiö ja se alkaa jäähtyä.
Mutta jos sinulla on tähti, jonka massa on 8-25 kertaa Auringon massa, se voi yhdistää raskaampia elementtejä ytimeensä. Kun vety loppuu, se siirtyy heliumiin ja sitten hiileen, neoniin jne. aina alkuaineiden jaksollisessa taulukossa. Kun se saavuttaa raudan, fuusioreaktio kuluttaa kuitenkin enemmän energiaa kuin se tuottaa.
Tähden ulkokerrokset sortuvat sisäänpäin sekunnin murto-osassa ja räjähtävät sitten tyypin II supernovana. Sinulle jää uskomattoman tiheä neutronitähti jäännöksenä.
Mutta jos alkuperäisellä tähdellä oli yli noin 25 kertaa Auringon massa, tapahtuu sama ytimen romahdus. Mutta sisäänpäin putoavan materiaalin voima romahtaa ytimen mustaksi aukoksi.
Äärimmäisen massiiviset tähdet, joiden massa on yli 100 kertaa Auringon massa, vain räjähtävät ilman jälkeä. Itse asiassa pian alkuräjähdyksen jälkeen oli tähtiä, joiden massa oli satoja, ja ehkä jopa tuhansia kertoja Auringon massasta valmistettu puhtaasta vedystä ja heliumista. Nämä hirviöt olisivat eläneet hyvin lyhyen elämän räjähtäen käsittämättömällä määrällä energiaa.
Taiteilijan mielikuva supernovasta
Ne ovat tyyppiä II. Tyyppi I ovat hieman harvinaisempia, ja ne syntyvät, kun sinulla on hyvin outo binääritähtitilanne.
Yksi tähti parissa on valkoinen kääpiö, aurinkomme kaltaisen pääsarjatähden pitkä kuollut jäännös. Seuralainen voi olla mikä tahansa muu tähti, kuten punainen jättiläinen, pääsarjan tähti tai jopa toinen valkoinen kääpiö.
Tärkeää on, että ne ovat riittävän lähellä, jotta valkoinen kääpiö voi varastaa ainetta kumppaniltaan ja rakentaa sen tukahduttavana peitteenä mahdollisesta räjähdysalttiudesta. Kun varastettu määrä saavuttaa 1,4 kertaa Auringon massan, valkoinen kääpiö räjähtää supernovana ja höyrystyy kokonaan.
Tyypin Ia supernovassa valkoinen kääpiö (vasemmalla) vetää ainetta kumppanitähdestä, kunnes sen massa saavuttaa rajan, joka johtaa romahdukseen ja sitten räjähdykseen. Kiitos: NASA
Tästä 1,4-suhteesta johtuen tähtitieteilijät käyttävät tyypin Ia supernovaa 'standardikynttilöinä' etäisyyksien mittaamiseen universumissa. Koska he tietävät, kuinka paljon energiaa se räjähti, tähtitieteilijät voivat laskea etäisyyden räjähdykseen.
On luultavasti muita, jopa harvinaisempia tapahtumia, jotka voivat laukaista supernovat ja vieläkin voimakkaammat hypernovat ja gammasäteilypurkaukset. Näihin liittyy todennäköisesti tähtien, valkoisten kääpiöiden ja jopa neutronitähtien välisiä törmäyksiä.
Kuten olet luultavasti kuullut, fyysikot käyttävät hiukkaskiihdyttimiä luodakseen massiivisempia elementtejä jaksolliseen järjestelmään. Elementit, kuten ununseptium ja ununtrium. Näiden elementtien luominen vaatii valtavasti energiaa, ja ne kestävät vain sekunnin murto-osan.
Mutta supernovassa syntyisi näitä elementtejä ja monia muita. Ja tiedämme, ettei jaksollisessa taulukossa ole pysyviä elementtejä, koska niitä ei ole täällä tänään. Supernova on paljon parempi aineen murskaaja kuin mikään hiukkaskiihdytin, jota voimme koskaan kuvitella.
Kun seuraavan kerran kuulet tarinan supernovasta, kuuntele tarkasti, millainen supernova se oli: tyyppi I vai tyyppi II. Kuinka paljon tähdellä oli massaa? Tämä auttaa mielikuvitustasi kiertämään aivosi tämän hämmästyttävän tapahtuman ympärille.