Zlomená srdce Supernova

Supernova v srdci kolapsu je jedním ze dvou hlavních mechanismů tvorby supernovy , druhým je supernova typu Ia ( jako I bylo ). Odpovídající spektrální typy jsou typu II , typu I b (pokud hvězda ztratila svůj vodíkový obal ) nebo typu I c (pokud hvězda ztratila svůj vodíkový a heliový obal ).

Tento typ supernovy odpovídá násilnému vyhánění vnějších vrstev hmotných hvězd (z 8  hmot Slunce ) na konci jejich života . Těsně před touto explozí se nejstřednější část hvězdy smrští. To má za následek vznik neutronové hvězdy nebo černé díry .

Maximální hmotnost hvězdy, která může vyprodukovat supernovu, se odhaduje na přibližně 40 hmotností Slunce. Kromě této hmoty by hvězda měla přímo tvořit černou díru, aniž by vytvářela supernovu (viz Collapsar ).

Před fenoménem supernovy spojuje hmotná hvězda prvky dohromady a nakonec vytváří železné jádro . Samotná supernova hroutící se v jádru má tři fáze: zhroucení s přeměnou železného jádra na neutronovou hmotu , odraz vnějších vrstev hvězdy a výbuch.

Fúzní cykly

Většina života hvězdy se odehrává v hlavní sekvenci, dokud se asi 10% jejího vodíku nespojí s heliem . Od tohoto bodu na, hvězda smlouvy a teplota se zvyšuje dost dovolit helium tát do uhlíku . Po tavení helia následuje tavení uhlíku na neon, hořčík a kyslík, tavení kyslíku na křemík a nakonec křemík na železo.

Železo, které je termonukleárně inertním prvkem, to znamená, že z něj nelze extrahovat energii ani fúzí, ani jaderným štěpením, srdce hvězdy vytvořené tímto se smršťuje, aniž by došlo k uvolnění energie. Jak tato kontrakce postupuje, hustota srdce se zvyšuje, dokud pouze degenerující tlak elektronů nezabrání jeho kolapsu. Jelikož ostatní prvky pokračují ve slučování (zejména křemík pokračuje ve výrobě železa), dosahuje hmotnost železného jádra hmotnosti Chandrasekhar , neboli asi 1,4 sluneční hmoty : jeho degenerační tlak již není dostatečný pro kompenzaci gravitace. To je, když dojde ke kolapsu.

Fáze

Kolaps

Zhroucení železného jádra samo o sobě vede ke zvýšení jeho hustoty a teploty, což upřednostňuje elektronická zachycení  : elektrony reagují s protony železných jader za vzniku neutronů a neutrin . Tyto elektronické záchyty snižují počet přítomných elektronů, a proto snižují tlak degenerace elektronů v srdci. Vlastní gravitace železného jádra pak o to více převažuje nad tlakem, a proto je kolaps prakticky ve volném pádu.

Na počátku kolapsu neutrina vytvořená elektronovými úlovky volně unikají a odebírají energii a entropii. Poté, když hustota překročí 10 12  kg / m 3 , se neutrina začnou zachycovat.

Střed železného jádra se transformuje na hmotu složenou převážně z neutronů, jejichž hustota dosahuje asi 10 17  kg / m 3 .

Srdce se odrazilo

Kolaps srdce zastaví jaderná síla . Za hustotou atomového jádra se jaderná síla stává velmi odpudivou. Nejvnitřnější část srdce, která dosáhla jaderné hustoty, se rozprostírá přes několik kilometrů, když začne odskok. Materiál, který spadne na tuto vnitřní část, ji již nemůže stlačit, poté se odrazí zpět a vytvoří šok.

Šíření šoků a exploze

Šok se pohybuje zhruba čtvrtinou rychlostí světla . Poté se zastaví ve vzdálenosti ~ 100 km od centra a jeho kinetická energie je spotřebována disociací jader železa a v menší míře elektronickými záchyty. Obecně se věří, že je to opětovné zahřívání neutriny.

Šok se šíří různými vrstvami hvězdy. Rychlost rázové vlny se zvyšuje na každém rozhraní mezi dvěma prvky. Když dosáhne povrchu hvězdy, její rychlost může dosáhnout poloviční rychlosti světla. Tehdy je hmota vyloučena a hvězda se stává supernovou.

Svítivost během exploze může dosáhnout 10 miliardkrát vyšší než sluneční svítivost, což je zhruba ekvivalentní svítivosti průměrné galaxie. Světelnost generovaná supernovou však odpovídá pouze 0,01% energie uvolněné během exploze, přičemž 99% je odneseno jako neutrina a zbytek 0,99% jako energetická kinetika v materiálu uvolněném hvězdou.

Předchozí tréninkový mechanismus se může mírně lišit v závislosti na použitém spektrálním typu.

Výsledný kompaktní objekt a hvězdné „mrtvoly“

V závislosti na počáteční hmotě hvězdy se výslednice supernovy hroutící srdce může lišit. Současné teoretické modely předpovídají, že hvězda s počáteční hmotností mezi 8 a 15 hmotami Slunce ukončí svůj život jako neutronová hvězda. Z 15 hmot Slunce by se mohlo zdát, že počáteční hmotnost samotné hvězdy nestačí k tomu, abychom věděli, zda je výsledným kompaktním objektem neutronová hvězda nebo černá díra. Některé hvězdy s více než 15 hmotami Slunce tvoří neutronové hvězdy a jiné černé díry. Kromě počáteční hmotnosti nebyl identifikován žádný parametr nebo skupina parametrů, které mohou spolehlivě předpovědět kompaktní objekt tvořený danou hvězdou.

Typy

Poznámky a odkazy

  1. (in) „  Blízké binární předky supernov typu Ib / Ic a IIb / II-L  “ ,1997.
  2. Jérôme Saby, „  Supernovy  “ , Tajemství černých děr ,19. listopadu 2010.
  3. (in) Hans-Thomas Janka , Florian Hanke , Lorenz Hüdepohl Andreas Marek , Bernhard Müller a Martin Obergaulinger , „  Core-Collapse Supernovae  “ , arxiv.org ,2012( číst online ).
  4. (in) „  Supernovy a zbytky supernovy  “ ,2013.
  5. (en) „  Gravitační vlny z gravitačního kolapsu  “ , Living review ,2006( číst online ).
  6. Séguin a Villeneuve 2002 , s.  274.
  7. (in) Britt David T. Griswold a Chuss, „  Život a smrt hvězd  “ ,16. dubna 2010.
  8. (in) EH Lieb a HT Yau , „  Rigorózní zkoumání Chandrasekharovy teorie hvězdného kolapsu  “ , The Astrophysical Journal , sv.  323, n o  1, 1987, str.  140–144 ( DOI  10.1086 / 165813 , Bibcode  1987ApJ ... 323..140L , shrnutí , číst online ).
  9. Séguin a Villeneuve 2002 , s.  281.
  10. (in) CL Fryer a New KCB, „  Gravitační vlny z gravitačního kolapsu  “ , Max Planck Institute for Gravitational Physics ,24. ledna 2006.
  11. (en) „  Spojení progenitor-výbuch a zbytkové porodní masy pro neutrino-řízené supernovy předků se železným jádrem  “ , na iopscience ,20. září 2012(zpřístupněno 20. září 2018 ) .

Podívejte se také

Bibliografie

Dokument použitý k napsání článku : dokument použitý jako zdroj pro tento článek.

Související články

externí odkazy