Jak powstają supernowe?
Podczas swojego życia w ciągu głównym gwiazda pozostaje w nim
Te dwa procesy wzajemnie się regulują.Jeśli wygrywa grawitacja, gwiazda zaczyna się kurczyć, ale z tego powodu ciśnienie, gęstość, a co za tym idzie temperatura w jądrze, wzrasta, zaczyna się uwalniać więcej energii i grawitacja jest ponownie równoważona.
Działa to również w przeciwnym kierunku, jeśli jest silniejszepojawia się ciśnienie pochodzące z centrum, gwiazda rozszerza się, ciśnienie spada, a następnie w centrum generowana jest energia i równowaga zostaje przywrócona. Dzięki temu mechanizmowi gwiazdy pozostają w równowadze przez całe życie w ciągu głównym.
Kiedy nasze słońce się kończy,aw rdzeniu zacznie się wyczerpywać wodór, z którego syntetyzowany jest hel, gdy temperatura niezbędna do spalania helu osiągnie w rdzeniu 100 milionów stopni, rozpocznie się synteza węgla. Ale nasze Słońce nie ma wystarczającej masy, aby wywołać następny cykl syntezy jądrowej i ostatecznie pozostaje mgławica planetarna i biały karzeł.
Pozostałość supernowej Keplera
Jednak gwiazdy są masywniejsze niż nasze Słońce, gdy je minęłyte same etapy, ze względu na silniejszą grawitację, nie zatrzymują się na węglu, ale kontynuują dalszą syntezę coraz cięższych pierwiastków, takich jak neon, tlen, krzem. A każda następna faza jest znacznie krótsza niż poprzednia.
Jeśli spalony zostanie wodór, może to zrobić masywna gwiazdamiliony lat, faza krzemu może trwać tylko tygodnie. Podczas wszystkich tych faz nadal utrzymuje równowagę i jest odporny na grawitację z powodu uwolnionej energii. Ale tylko tak długo, jak reakcje termojądrowe nie sięgają żelaza.
Żelazo jest już wchłaniane podczas syntezyenergia, równowaga zostaje naruszona, grawitacja wygrywa, a rdzeń zapada się w ciągu sekundy. W tym przypadku uwalniana jest ogromna ilość energii i następuje eksplozja supernowej. W rezultacie, w zależności od początkowej masy gwiazdy, pozostaje albo gwiazda neutronowa, albo czarna dziura. To jest uproszczony opis tylko jednego z mechanizmów rozpadu jądrowego.
Co to są gwiazdy zombie?
Gwiazda zombie jest hipotetyczną supernowąTyp Iax lub typ Iax, który po eksplozji pozostawia po sobie pozostałość gwiazdy, zamiast całkowicie rozproszyć masę gwiazdy. Supernowe typu Iax są podobne do supernowych typu Ia, ale mają mniejszą prędkość wyrzutu i nie świecą tak jasno.
- Co się z nimi dzieje?
Supernowe typu Ia eksplodują z układów podwójnych,które składają się z co najmniej jednego białego karła — maleńkiej, bardzo gęstej gwiazdy, która przestała ulegać syntezie jądrowej. Białe karły są „martwe”, ale w tej formie nie mogą pozostać w układzie podwójnym.
Mogą powrócić do życia, choć na krótki czas, w gigantycznej eksplozji wraz z supernową, wysysając życie ze swojej gwiazdy towarzyszącej lub łącząc się z nią.
W większości przypadków supernowe są w rzeczywistościreprezentują ostatnią fazę życia gwiazdy, kiedy dosłownie eksplodują i zostają całkowicie zniszczone. Jednak naukowcy z NASA uważają, że supernowe mogą pozostawić po sobie część umierającego karła.
- Pierwszy rodzaj eksplozji
Gwiazda ciągu głównego pozostaje stabilna, ponieważ grawitacji przeciwdziała ciśnienie gazu i promieniowanie wytwarzane w reakcjach termojądrowych w jądrze.
Ale ponieważ białe karły tego nie mają, tutajinny mechanizm już działa, przeciwstawiając się grawitacji gwiazdy i jest to ciśnienie zdegenerowanego gazu elektronowego. Ale teraz nie będziemy analizować tego procesu związanego z efektami kwantowymi.
I ten mechanizm ma również granicę, granicę masy, po przekroczeniu której biały karzeł nie może stabilnie istnieć. Jest to granica Chandrasekhara, szacowana na około 1,4 masy Słońca.
Biały karzeł może eksplodować jako nowy, nie jako supernowa, ale jako nowy. Przybierając masę od gwiazdy towarzyszącej, na powierzchni tworzy się warstwa składająca się głównie z wodoru.
Jeśli masa obiektu nie zbliża się do granicyChandrasekhar w pewnym momencie tej warstwy uruchamiają się reakcje termojądrowe. Zaczynają się dziać bardzo szybko, jak eksplozja. Uwalnia się duża ilość energii, a nagromadzona warstwa zewnętrzna jest odrzucana, a biały karzeł pozostaje, więc rozbłyska nowy.
I ta nazwa pojawiła się, ponieważ dlaObserwator na Ziemi, bardzo jasna gwiazda pojawia się na niebie i może być trzecim najjaśniejszym obiektem po Słońcu i Księżycu. W miejscu, w którym gwiazda nie była wcześniej widoczna, narodziła się nowa, a potem jasność szybko się zmniejsza. I podobny proces z jednym białym karłem można powtórzyć wielokrotnie.
Jeśli przeciwnie, biały karzeł przybiera na wadze,pokonuje granicę Chandrasekhara, ciśnienie zdegenerowanego gazu elektronowego nie może już wytrzymać grawitacji. Pod jego wpływem biały karzeł zapada się i staje się jeszcze gęstszym i bardziej zwartym obiektem, gwiazdą neutronową.
Pozostałość supernowej RCW 103 z gwiazdą neutronową 1E 161348-5055 w środku
- Drugi rodzaj eksplozji
Inną opcją jest po prostu wybuch supernowejtyp 1a. Naukowcy wciąż debatują nad szczegółami tego procesu, ale ogólnie wygląda to tak. Kiedy biały karzeł gromadzi masę i zbliża się do granicy Chandrasekhara, temperatura białego karła wzrasta tak bardzo, że uruchamiają się termojądrowe reakcje spalania węgla.
Reakcje te są bardzo szybkie i wybuchowe,następuje eksplozja supernowej. Supernowe typu Ia są bardzo ważne i są aktywnie badane również dlatego, że można je wykorzystać do pomiaru odległości w przestrzeni kosmicznej jako tak zwane świece standardowe.
W końcu obiekt zawsze wybucha z mniej więcej taką samą masą i można obliczyć energię eksplozji i, z grubsza mówiąc, jasność obiektu.
- Kiedy się o nich dowiedziałeś?
Po raz pierwszy o możliwości pojawienia się gwiazd zombieAstronomowie zaczęli rozmawiać, gdy zaobserwowali słabą niebieską gwiazdę przekazującą swoją energię większej gwieździe towarzyszącej. Proces ten ostatecznie doprowadził do powstania stosunkowo małej supernowej, sklasyfikowanej jako typ Iax.
Nie jest zbyt jasny i nie wydziela tak dużej masy gwiazdowej jak supernowe klasy Iax. W tej chwili jest to jedyny znany proces prowadzący do eksplozji białych karłów.
Zwykle gwiazdy, które eksplodują na końcuich cykl życia jest ogromny i ma stosunkowo krótkie cykle przejściowe. Z kolei białe karły są zimniejsze, żyją dłużej i zwykle nie wybuchają. Zamiast tego rozpraszają swoją masę, tworząc mgławicę planetarną.
- Ile zostało znalezionych?
Eksperci NASA twierdzą, że już to odkryliokoło 30 supernowych podklasy typu Iax, pozostawiając ocalałe białe karły. Jednak potrzeba więcej badań i obserwacji, aby potwierdzić ich istnienie.
Przedstawiciele Zombie Star
- iPTF14hls
W 2017 roku astronomowie ogłosili istnienie supernowej iPTF14hls, która eksplodowała kilkakrotnie w ciągu ponad 50 lat. To całkowicie obala istniejącą wiedzę o końcu życia gwiazdy.
Zwykła supernowa osiąga maksimumjasność i znika po około 100 dniach. Supernova iPTF14hls rozjaśniała i przyciemniała co najmniej pięć razy w ciągu dwóch lat. Astronomowie przeglądali zarchiwizowane dane i ze zdumieniem znaleźli dowody na eksplozję gwiazdy w 1954 roku w tym samym miejscu na niebie.
Najwyraźniej iPTF14hl jakimś cudem przetrwały wcześniejszą eksplozję i eksplodowały ponownie w 2014 roku.
Szukam odpowiedzi na to dziwne zjawiskoastronomowie wysnuli teorię, że masywna gwiazda stała się tak gorąca w jej rdzeniu, że energia została przekształcona w materię i antymaterię. Doprowadziło to do eksplozji, która zdmuchnęła zewnętrzne warstwy gwiazdy i pozostawiła jądro nietknięte. Ten proces został powtórzony kilkadziesiąt lat później i mógł być powtarzany wiele razy przed wielkim finałowym wybuchem.
- LP 40-365
Mieszany skład chemiczny i szybka rotacjabiałe karły LP 40-365 wskazują, że gwiazda ta miała w przeszłości partnera, a duża prędkość ruchu i kierunek trajektorii odpowiada uderzeniu tej gwiazdy w eksplozję typu Iax, która nastąpiła w okresie od 5 do 50 milionów lat temu w odległości kilkudziesięciu tysięcy lat świetlnych od Ziemi.
Ponieważ eksplozje supernowych są tylko trwałekilka sekund, a naukowcy nie są w stanie dokładnie przewidzieć, gdzie nastąpi eksplozja, jedynym sposobem zbadania tych zdarzeń jest zbadanie ich konsekwencji.
Dalsze obserwacje White Dwarf LP 40-365pozwoli naukowcom dokładniej ustalić przyczyny wybuchów typu Iax i być może eksplozji typu Ia, co będzie miało ogromne znaczenie dla naszego zrozumienia ekspansji Wszechświata i innych zjawisk o skali galaktycznej i uniwersalnej.
- J1603−6613, J1825−3757 i J0905+2510
Według naukowców ich atmosfery składają się głównie z neonu, tlenu i magnezu; jest to niezwykłe, ale pasuje do tego, czego oczekiwalibyśmy od gwiazd supernowych.
W tej chwili naukowcy wciąż niewiele wiedząw szczególności te gwiazdy nie wiedzą, ile mają lat. W przyszłości eksperci mają nadzieję znaleźć jeszcze więcej podobnych obiektów, aby dowiedzieć się jak najwięcej o proponowanej nowej klasie gwiazd.
Co wiemy o nowej gwieździe zombie?
Kosmiczny Teleskop Rentgenowski Chandra obserwował supernową Sgr A East, która znajduje się w pobliżu centrum Drogi Mlecznej.
Teleskop monitorował supernową VDługość fal promieniowania rentgenowskiego przez 35 dni. Obiekt ten znajduje się bardzo blisko supermasywnej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej i prawdopodobnie wykracza poza dysk akrecyjny czarnej dziury.
Znaliśmy już supernowe typu Iaxinne galaktyki, ale żadnej w Drodze Mlecznej. Te pozostałości po supernowych pojawiają się na wielu zdjęciach centralnej supermasywnej czarnej dziury w naszej galaktyce, wykonanych w ostatnich dziesięcioleciach. Teraz w końcu odkryliśmy, czym jest ten obiekt i jak powstał.
Wywiad z autorami badania
Sądząc po obserwacjach odległych galaktyk, supernowychIax są około trzy razy rzadsze niż Ia. W Drodze Mlecznej znane są trzy supernowe Ia (i kilka innych kandydatów), więc obecność jednej Iax wydaje się całkiem wiarygodna.
Jeśli nowe obserwacje się potwierdzą, to Sgr A Eastbędzie najbliższą nam znaną supernową tego rzadkiego typu – i gdzieś powinna znajdować się najbliższa gwiazda zombie pozostawiona po eksplozji.
Supernowe typu Iax występują w innych galaktykachokoło trzy razy szybciej niż supernowe typu Ia. W Drodze Mlecznej odkryto trzy potwierdzone pozostałości supernowych typu Ia i dwa podejrzane obiekty, które mają mniej niż 2000 lat.
Jeśli Sgr A East ma mniej niż 2000 lat i jest supernową Iax, nowe badania sugerują, że Droga Mleczna odpowiada względnej ilości Iax obserwowanej w innych galaktykach.
Czytaj więcej
Spójrz na 8 bilionów pikseli obrazu Marsa
Budowany jest atomowy silnik rakietowy do lotów na Marsa. Jak to jest niebezpieczne?
Aborcja i nauka: co stanie się z dziećmi, które będą rodzić