Kā Darbojas Supernova

{h1}

Supernova rodas, ja eksplodē mirstoša zvaigzne. Uzziniet, kā supernova darbojas vietnē WordsSideKick.com.

Cilvēki piedzimst, tad mēs izaugsim un mirstam. Mūsu dzīves cikli principā ir tādi paši kā masīvajām zvaigznēm, kas mirgo nakts debesīs - ja sava laika beigās mēs eksplodējam krāšņumā.

Kad kosmosa kolosālākās zvaigznes iziet ar sprādzienu, milzīgais starpzvaigžņu sprādziens ir pazīstams kā supernova. Kaut arī mazākas zvaigznes vienkārši atslābina, astronomiskā smagā svara nāve ir izstādes vadītāja. Visu savu dzīvi tā ir iztērējusi, lai degvielu varētu iztīrīt no savas iekšienes - un dažkārt arī no saules kaimiņa - iekšējām iekšējām dobēm. Kad nekas vairs neatliek, tas sabrūk sevī un pēc tam eksplodē uz nāves pekstiņa, kas dienām, nedēļām vai pat mēnešiem apsteidz citas milzīgās zvaigznes - un dažreiz arī veselās galaktikas - [avots: Lemonick].

Supernovai statistiski būtu jādetonē apmēram reizi 50 gados apmēram galaktikā, kas ir mūsu Piena Ceļa izmērs. Tomēr līdz 2006. gadam zinātnieki uzskatīja, ka Piena ceļa jaunākā supernova notika 1600. gadu beigās [avots: Goddard kosmisko lidojumu centrs]. Pēc tam viņi saprata, ka starpzvaigžņu atlūzu kopums, kuru viņi bija izsekojuši 23 gadus, patiesībā bija tikai 140 gadus vecas supernovas paliekas [avots: NASA]. Astronomi nevarēja aplūkot uzliesmojumu kosmisko putekļu dēļ, kas arī bloķē lielāko daļu no viena miljarda supernovām, kas katru gadu notiek ārpus mūsu galaktikas [avots: Odenvalds].

Turpretī dažas supernovas ir tik spilgtas, ka tās var redzēt ar vienkāršu binokļu komplektu. 2011. gada septembrī zemes iedzīvotāji ziemeļu puslodē varēja iesaistīties Pinwheel galaktikā - kas parādās virs Lielā Dippera roktura, bet nav redzama no dienvidu puslodes lielākās daļas - un redzēt supernovu, kas detonēja pirms 21 miljona gadu [avots: Perlmans].

Tātad, kā jūs pamanāt vienu? Atklāt jaunu gaismas punktu kā supernovu (pretstatā lidmašīnai ar augstu lidojumu vai komētu) var būt vieglāk, nekā jūs domājat.

Kā atrast supernovu

Zvaigžņu diagrammu ir viegli izmantot, lai identificētu zvaigznājus bez mākoņainas nakts. Galu galā šo debess objektu atrašanās vietas ir kartētas gadsimtiem ilgi. Bet kas notiek, kad viesu zvaigzne pēkšņi parādās starp labi dokumentētiem vienaudžiem? Droši vien tās ir zvaigznes paliekas, kuras eksplodēja pirms simtiem vai miljoniem gadu un kuru gaisma tikai tagad sasniedz mūsu debesis.

Lai veiktu astronomisku atklājumu, nav nepieciešams profesionāls grāds. 2011. gada janvārī 10 gadus veca meitene atrada supernovu galaktikā, kas atrodas 240 miljonu gaismas gadu attālumā [avots: Vincents]. Zinātnieki bieži paļaujas uz piemājas astronomiem, lai patrulētu debesīs, lai parādītos nesen redzamie punkti, kas ir gaišāki un skaidrāki nekā apkārtējie objekti. Zvaigznes, kas gatavojas kļūt par supernovu, maina krāsu no sarkanas uz zilu, to temperatūras paaugstināšanās dēļ [avots: Minkel]. Un supernovas saglabā zināmu zilu krāsu Doplera efekta dēļ: Gaisma no viņu sprādzieniem virzās uz mums tik ātri, ka tā šķiet zila [avots: Murdin]. Plus, atšķirībā no komētas vai komerciālas lidmašīnas, supernova nevirzīsies no savas pozīcijas.

Ja pamanāt supernovu, kas nav reģistrēta, varat par to ziņot IAU Centrālajam astronomisko telegrammu birojam. Pēc tam astronomi pētīs jebkuru elektromagnētiskā radiācija ka potenciālā supernova izdalās - tas ir, visi gamma stari, rentgena stari, ultravioletie viļņi, redzamā gaisma, infrasarkanie viļņi, mikroviļņi un radioviļņi. Šis redzamā un neredzamā starojuma spektrs palīdzēs viņiem uzzināt, no kā sastāv debess objekts, cik karsts tas ir, cik blīvs tas ir un cik ātri tas pārvietojas.

Senajā Ķīnā dzīvojošie astronomi pirmo supernovas ierakstu veica pirms apmēram 2000 gadiem. Viņi nesaprata redzēto un bija pārliecināti, ka gaismas punkts ir jauns. Tomēr pēc "jaunās" zvaigznes astoņu mēnešu hronizēšanas objekts pēkšņi pazuda. Lai gan šī paslēptuve varēja kļūt par aizmirstu zemsvītras piezīmi, atklājums piedzīvoja atdzimšanu 2006. gadā. Toreiz astronomi saprata, ka viņi meklē tās pašas supernovas paliekas, kas dokumentēta senajā Ķīnā [avots: Zielinski].

Šādi supernovas ir atrodamas visā kosmosā, mūsu galaktikās un citās galaktikās, kas atrodas miljonu gaismas gadu attālumā. 1987. gadā mēs atradām supernovu tik tuvu Zemei, ka to varēja redzēt, neskatoties caur teleskopu. Šī supernova atradās Lielajā Magelāna Mākonī, kas ir mūsu Piena Ceļa galaktikas kaimiņš [avots: Kosmiskā teleskopa zinātnes institūts]. Tas atkal padarīja vēsturi 2011. gadā, kad zinātnieki atklāja, ka tā atlūzas mirdz spožāk, nonākot jaunā sabrukšanas posmā. Tā gaisma supernovas paliekas kļuva redzamāks, jo tā paliekošā atlūzu masa izplejās un sasita gružu gredzenu, kas tika izvadīts no supernovas pirms tā eksplodēšanas. Kad lieta sadūrās, tā radīja rentgena starus un karstumu, kā rezultātā paliekas izskatījās gaišākas [avots: Beks].

Bet kā šī zvaigzne sāka sevi iznīcināt? Nākamajā lapā uzziniet par milzu zvaigžņu dzīves ciklu.

Star Status Quo mainīšana

1572. gadā dāņu astronoms Tycho Brahe nakts debesīs pamanīja kaut ko mulsinošu: košu, jaunu (latīņu valodā nova) zvaigzne, kas izbalēja tik ātri, kā parādījās. Līdz brīdim, kad Brahe atklāja pazudušo zvaigzni (kuru mēs šodien zinām kā supernovu un nevis jaunu zvaigzni, bet drīzāk mirstošu zvaigzni), Rietumos plaši uzskatīja, ka zvaigznes nekad nemainās [avots: Tycho Brahe Museum].

Milzu zvaigznes dzīves cikls

Tas ir 1572. gadā novērotās supernovas Tycho Brahe paliekas. Attēls ir krāsains kompozīts ar zemu enerģijas patēriņu rentgenstariem (sarkans), kurā redzami gruži un augstas enerģijas rentgenstari (zilā krāsā), kas parāda sprādziena vilni, kā arī redzamo lauku. zvaigžņu ap to.

Tas ir 1572. gadā novērotās supernovas Tycho Brahe paliekas. Attēls ir krāsains kompozīts ar zemu enerģijas patēriņu rentgenstariem (sarkans), kurā redzami gruži un augstas enerģijas rentgenstari (zilā krāsā), kas parāda sprādziena vilni, kā arī redzamo lauku. zvaigžņu ap to.

Milzu zvaigzne savu dzīvi sāk nevainīgi, kad gāzes un putekļu sprādze zem pārliecinoša gravitācijas spēka veido mazuļa zvaigzni.

Tā kā materiāls kvēlojošās zvaigznes centrā uzkarst, tas piesaista vairāk starpzvaigžņu gāzi un putekļus. Šis izaugsmes posms var ilgt līdz 50 miljoniem gadu, kam seko vēl 10 miljardi gadu spīdīgā pieaugušā vecumā. Kas ir visa šī raustīšanās avots? Zvaigznes darbina ūdeņraža kodolsintēze nedaudz blīvākajā un smagākajā elementu hēlijā. Saplūšana notiek zvaigznes kodolā, un tās radītā enerģija plūst uz āru, radot zvaigznes pamanāmu mirdzumu un neļaujot smagajam kodolam sabrukt pats uz sevi [avots: NASA]. Vairāk par procesu var lasīt sadaļā Kā darbojas zvaigznes.

Kad zvaigznei sāk trūkt ūdeņraža, lai saplūstu hēlijā, tas ir beigu sākums. Ar mazāk enerģijas izstarošanu uz āru kodols sāk sabrukt, izraisot tā temperatūras paaugstināšanos. Ūdeņraža saplūšana turpinās tikai zvaigznes ārējos slāņos, kas izraisa tā paplašināšanos. Tas kļūst par sarkanais milzis.

Sarkans milzis zaudēs savus ārējos slāņus, lai kļūtu par baltais punduris. (Ja tā ir pietiekami masīva, zvaigzne patērēs šos slāņus, sakausējot tos smagākos un smagākos elementos. Ja zvaigznei nav pietiekami daudz gravitācijas, lai tā notiktu, tā atlaidīs savus dzesējošos ārējos slāņus kosmosā.) Balts punduris ar pietiekamu daudzumu masa galu galā aizies supernova. Tās kodols sabruks, izraisot eksploziju, ko nevar salīdzināt ar to, ko mēs varētu piedzīvot uz Zemes - ja vien mēs nesasaistītu pāris oktilonu kodolgalviņas un detonētu tās visas vienlaikus [avots: Thompson, NASA]. Tā kā šāds scenārijs ir maz ticams, mēs nekad nepiedzīvosim supernovas lieluma sprādzienu - neskatoties uz sci-fi filmu sižetiem, piemēram, “Eli grāmata”, mūsu saule nav pietiekami liela, lai izietu ar šādu sprādzienu.

Kāpēc notiek šādas destruktīvas sabrukšanas, kas notiek pēc tam un kā supernova ietekmēs pārējo galaktiku, tas ir atkarīgs no vairākiem faktoriem, par kuriem mēs diskutēsim nākamajā lappusē.

Supernovu veidi

Zvaigznes, kurām ir pietiekami daudz kustību, lai izietu ar sprādzienu, tiek sadalītas divās supernovu klasēs - I un II. Astronoms Rūdolfs Minkovskis 1941. gadā ir izstrādājis šīs klasifikācijas. Astronomi daudz zina par zvaigznēm no gaismas izstarotajām krāsām. Izmantojot ierīci, ko sauc par spektrogrāfu, viņi var iegūt skaidru priekšstatu par tieši to, kādi elementi deg zvaigznes iekšpusē.

Izmantojot spektrogrāfu, Minkowski pamanīja, ka dažas supernovas (I tips) nesatur ūdeņradi, bet citi (II tips) to dara. Astoņdesmitajos gados, uzlabojoties novērošanas tehnoloģijai, zinātnieki I tipa supernovas vēl sadalīja trīs apakškategorijās: Ia tips (kura spektros ir silīcijs), Ib tips (kurā ir hēlijs) un Ic tips (kurā nav neviena) [avots: Šveices Universitāte of Technology]. Zvaigznes zaudē elementus, kad zvaigžņu vējš norauj ārējos slāņus jau ilgi pirms to nonākšanas supernovā.

Ia tipa supernovas darbojas atšķirīgi nekā visi citi tipi. Ia tipa supernova rodas no baltā pundura, kas ir daļa no binārās sistēmas (tas ir, tāds, kurš orbītā dalās ar citu zvaigzni) un dzīves laikā bija apmēram divreiz lielāks par mūsu sauli. Šī baltā pundura masa ļauj sakausēt elementus, kas ir nedaudz smagāki par ūdeņradi, tāpēc tam ir stabils oglekļa un skābekļa kodols.

Šis baltais punduris, atstājot pats savas ierīces, galu galā pārtaps par melnu punduri. Bet, tā kā tas nav viens pats, tam ir pieeja resursiem, kuriem citas zvaigznes nav. Masīvākā no divām zvaigznēm darbojas kā oportūnistu brālis vai māsas, izmantojot savu gravitācijas spēku, lai nozagtu matēriju no otras zvaigznes. Šī gluttonous zvaigzne aug, līdz tā pārsniedz Chandrasekhar limits - masa, kas 1,4 reizes pārsniedz mūsu saules masu, citādi zināma kā 1,4 saules masas. Šādā lielumā baltā pundura kodolā pēkšņi ir pietiekami daudz siltuma un spiediena, lai sakausētu oglekli, un viss šis ogleklis uzreiz saplūst kā termoelektrostacijas bumba, kas aiziet un pūš zvaigznei pa gabalu [avots: Atkinsons]. Tas atstāj aiz sevis simetriskas formas gāzveida paliekas un satur daudz dzelzs, kas radies sprādziena karstumā [avots: Čandras rentgenstaru observatorija].

Tā kā visas Ia tipa supernovas zvaigžņu nāves gadījumā eksplodē vienā un tajā pašā brīdī, tās visas sasniedz gandrīz tieši tādu pašu spilgtumu. Tas ir tik konsekventi, ka tiek sauktas arī Ia tipa supernovas standarta svecesKad astronomi atrod kādu kosmosa reģionu, viņi to var izmantot kā bāzes līniju, ar kuru salīdzināt citus objektus ap to.

Ib, Ic un II tipa supernovas, neskatoties uz to, ka to spektros ir parādīti dažādi elementi, visi eksplodē vienādi. Uzziniet, kā viņi strādā nākamajā lapā.

Chandrasekhar robeža

20 gadu vecumā, kad vairums koledžas studentu joprojām izvēlas savus lielos, Harvardas students Subrahmanyan Chandrasekhar pierādīja, ka baltās pundurzvaigznes eksplodēs pēc masas sasniegšanas, kas 1,4 reizes pārsniedz mūsu saules masu. Gads bija 1931. gads, un astrofiziķi kopš tā laika ir balstījuši savus pētījumus uz viņa atradumiem. Joprojām tiek pētīts 2006. gadā novērotais izņēmums (baltā pundura formā, kas, domājams, pirms uzsprāgšanas ir divreiz pārsniedzis saules masu).

Core Collapse Supernovae

Šī ir Cassiopeia A, kodola sabrukuma supernovas paliekas ar neitronu zvaigzni tās centrā. Atrodas Piena ceļā tikai aptuveni 11 000 gaismas gadu attālumā no Zemes, un sākotnēji tas eksplodēja apmēram pirms 330 gadiem.

Šī ir Cassiopeia A, kodola sabrukuma supernovas paliekas ar neitronu zvaigzni tās centrā. Atrodas Piena ceļā tikai aptuveni 11 000 gaismas gadu attālumā no Zemes, un sākotnēji tas eksplodēja apmēram pirms 330 gadiem.

Ib, Ic un II tipa supernovu zvaigznes sāk parādīties tik milzīgas - iespējams, 8 reizes lielākas par mūsu saules lielumu -, ka tās var sevi sabrukt līdz sabrukšanas vietai [avots: NASA]. Balts punduris galu galā tika izveidots no zvaigznes, kuras masīvajā kodolā ir tik daudz siltuma un spiediena, ka gaišākie elementi turpina saplūst arvien smagākos elementos, nevis lidot kosmosā. Tas rada pietiekami daudz izstarojošās enerģijas, lai atbalstītu zvaigznes pieaugošo svaru - līdz veidojas dzelzs. Dzelzs sakausēšana smagākos elementos faktiski patērē enerģiju, nevis to izdala, tāpēc, kad dzelzs sāk saplūst, zvaigznes ārējie slāņi zaudē atbalstu un sāk krist uz iekšu [avots: Nave]. Lai saprastu milzīgo eksploziju, kas rodas, jums jāzina, kas notiek ar zvaigznes vissīkākajām daļiņām.

Ja baltais punduris ir pietiekami masīvs, lai sakausētu dzelzi tā kodolā, šie dzelzs atomi ir neticami karsti un blīvi iesaiņoti, saspīlēti kā nosvīdis klauns, kas iestrēdzis cirka mašīnā. Viņu subatomiskās daļiņas saduras, un dzelzs atomu kodoli sašķeļas, atstājot aiz sevis hēlija kodolus plus dažus palikušos neitronus un procesā absorbējot daudz enerģijas.

Ja nepaliek enerģijas, lai to noturētu, zvaigznes kodols sāk strauji sarukt. Tas iet no aptuveni 5000 jūdžu (8000 kilometru) diametra līdz aptuveni 12 jūdzēm (19 kilometriem) pēkšņi, radot temperatūru kaut kur 180 miljardu grādu Fārenheita (100 miljardi grādi pēc Celsija) [avots: NASA]. Šis siltums liek protoniem un elektroniem saplūst kopā, atceļot otru un kļūstot par neitroniem, un procesa laikā izraidot ķekars neitrīnu. Neitrīni var izbēgt, tāpēc viņi to dara, atstājot kodolu ar vēl mazāk enerģijas, lai noturētu sevi. Kodols saraujas, cik tas fiziski var, bet zvaigznes ārējie slāņi turpina krist uz iekšu, pat pēc tam, kad vairs nav vietas. Tad viņi atsitās milzīgā sprādzienā.

Tas viss prasīja daudz vārdu, lai izskaidrotu, bet tas var notikt tikai ceturtdaļas sekundes laikā.

Sprādziens ir pietiekami karsts, lai sakausētu elementus, kas ir daudz smagāki par dzelzi, un tas atbrīvo šos elementus gāzveida mākonī, kas kļūs par asimetrisku palieku ap atlikušo, cieto kodolu [avots: Chandra rentgena observatorija].

Nākamajā lapā mēs dalīsimies vairāk par to, ko var radīt zvaigznes iznīcināšana.

Ko mēs uzzinām no supernovām

Spirālveida galaktikas NGC 4151 centrā ir supermasīvs melnais caurums (parādīts šeit baltā krāsā), kas aktīvi aug. Tās segvārds ir

Spirālveida galaktikas NGC 4151 centrā ir supermasīvs melnais caurums (parādīts šeit baltā krāsā), kas aktīvi aug. Tā segvārds ir "Saurona acs", un mēs apsolām, ka šo attēlu neizvēlējāmies tikai atsaucei uz "Gredzenu pavēlnieku".

Britu popgrupas Oasis populārā dziesma “Champagne Supernova” tagad ir lopbarība retro radiostacijām - vai arī neregulārs zvana signāls. Bet, kad tas pirmo reizi tika izlaists 1995. gadā, tas sadedzināja diagrammas, pārdodot 3,9 miljonus eksemplāru [avots: Gundersen].

Pat ar šādu panākumu rekordu "Champagne Supernova" ir labāks salīdzinājumā ar faktisko supernovu SNLS-03C3bb. Astronomi supernovu atklāja 2006. gadā un nekavējoties sauca to par “šampanieša” supernovu, jo tā satricināja viņu cerības (un kāds ir labāks veids, kā svinēt nekā ar mazo Britpopu?). Supernova bija vienāda ar 2 saules masām, pirms tā uzsprāga. Tas tālu pārsniedza 1,4 saules masas - Čandrekara robežu -, ko varēja gaidīt astronomi [avots: CBC, Džefrijs].

Tad kāpēc svinēt patiesi, patiešām gigantiskas zvaigznes nāvi? SNLS-03C3bb bija ne tikai spēļu mainītājs, bet arī izpratne par to, kā mirst dažādas zvaigznes, ļauj zinātniekiem paredzēt, kā nākamās supernovas ietekmēs pārējo Visumu.

Ia tipa supernovas pilnībā iznīcina zvaigznes kodolu, bet pārējie trīs tipi atstāj sevišķi blīvu serdi. Ja Ib, Ic vai II tipa supernova rodas no zvaigznes, kuras iekšējais kodols ir mazāks par 3 saules masām, tas rada neitronu zvaigzne ar kodolu aptuveni tikpat blīvu kā atoma kodolu un spēcīgu magnētisko lauku. Ja tā magnētiskais lauks rada bākas stila starojuma starus, kas mirgo pret Zemi, zvaigznei rotējot, to sauc par a pulsars.

Kad zvaigzne, kuras kodols ir vienāds ar 3 vai vairāk saules masām, eksplodē, tās eksplozijas sekas var izraisīt melnais caurums. Zinātnieki izvirza hipotēzi, ka melnie caurumi veidojas, kad smaguma dēļ zvaigznes saspiestais iekšējais kodols nepārtraukti nogrimst sevī. Melnajam caurumam ir tik spēcīgs gravitācijas spēks, ka tas var ievilkt apkārtējo matēriju - pat planētas, zvaigznes un pašu gaismu - savā avotā [avots: NASA]. Jūs varat uzzināt vairāk par tiem sadaļā Kā darbojas melnie caurumi.

Neskatoties uz visām viņu iznīcināšanas spējām, supernova var dot daudz laba. Izsekojot noteiktu zvaigžņu izzušanu, zinātnieki ir atklājuši senos astronomiskos notikumus un paredzējuši nākotnes izmaiņas Visumā [avots: NASA]. Un, izmantojot Ia tipa supernovas kā standarta sveces, pētnieki ir spējuši kartēt veselu galaktiku attālumu no mums un noteikt, ka Visums paplašinās arvien straujāk [avots: Cal Tech].

Bet zvaigznes aiz sevis atstāj vairāk nekā elektromagnētisko parakstu. Kad zvaigzne eksplodē, tā rada kosmiskus gružus un putekļus [avots: NASA]. Tiek uzskatīts, ka Ia tipa supernovas ir atbildīgas par lielu dzelzs daudzumu Visumā. Tiek uzskatīts, ka visi Visuma elementi, kas ir smagāki par dzelzi, no kobalta līdz roentgenium, tiek radīti kodola sabrukuma supernovu sprādzienu laikā. Pēc miljoniem gadu šīs paliekas nonāk ar kosmosa gāzi, veidojot jaunu starpzvaigžņu dzīvi: Zvaigžņu mazuļi, kas nobriest, noveco un, iespējams, pabeidz dzīves apli, paši kļūstot par supernovām.


Video Papildinājums: Intervija ar Kasparu Rogu un Donu.




LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com