Взрыв звезд
Автор Привет задал вопрос в разделе Наука, Техника, Языки
Почему затухающая звезда взрывается? и получил лучший ответ
Ответ от Корпускуляр[гуру]
В действительности взрывается большинство звезд (а может даже все звезды, но за это не поручусь). Взрыв происходит по следующей причине. Когда водород в недрах звезды выгорает, в термоядерные реакции вступает и начинает выгорать гелий, потом литий, кислород и все более тяжелые элементы вплоть до железа и кремния, на которых выгорание прекращается. С переходом к каждой последующей стадии скорость протекания термоядерной реакции растет примерно на порядок. Чтобы понять, почему так происходит, проделайте простенький опыт: нарисуйте на стене маленький кружочек и попробуйте в него попасть камешком. Попадать будете редко. Но если Вы увеличите кружок, попадать будете чаще. При очень большом круге попадать будете практически всегда. Вот это и происходит в звезде. Атомы водорода сравнительно небольшие по размеру и потому сталкиваются друг с другом редко. Гелий уже крупнее, и потому атомы гелия сталкиваются друг с другом чаще. А атомы лития и кислорода еще чаще. Хотя удельное энерговыделение с увеличением порядкового номера элемента падает, но увеличение размера атома и частоты соударений все же превалирует. По этой причине общее энерговыделение внутри звезды растет. Вместе с ней растет давление. Под действием внутреннего давления звезда распухает и превращается в красного гиганта. И на каждой стадии она растет до тех пор, пока сброс энергии излучением с этой увеличенной поверхности не сравняется с увеличенным энерговыделением в недрах. На последних стадиях энерговыделение идет настолько быстро, что длительность стадии исчисляется буквально секундами. За такое короткое время энергия не успевает передаться на поверхность звезды, давление в недрах катастрофически быстро подскакивает и звезда взрывается. При этом сброс внешних оболочек происходит не из самого центра, а с некоторого расстояния от него. Все что выше этого расстояния - сбрасывается наружу, все что ниже - остается. Вот этот остаток затем трансформируется в белый карлик, нейтронную звезду или черную дыру в зависимости от массы остатка.
Корпускуляр
Гений
(66123)
А реакции где идут? Только в центре звезды. А в более высоких слоях их нет, там тепло лишь передается наружу. И если образованный кислород, литий или другой элемент продиффундирует из центра в более высокий слой, там он в реакции уже не участвует, а лишь накапливается. И после взрыва звезды и выброса в пустое пространство рано или поздно войдет в состав образованной планеты.
Кстати, этот сценарий эволюции звезды в красного гиганта и образование белого карлика я вовсе не придумывал. Это стандартная общепризнанная точка зрения подавляющего большинства астрономов.
Не все звезды взрываются. Только очень большие. Например, наше Солнце по теории взрываться не будет. Оно превратиться в красный гигант - раздуется до очень больших размеров и поглотит Землю. А потом станет белым карликом, если я ничего не путаю.
11ноября 1572 г. астроном Тихо Браге (Tycho Brahe) заметил в созвездии Кассиопеи новую звезду, сияющую так же ярко, как Юпитер. Пожалуй, именно тогда рухнула уверенность в том, что небеса вечны и неизменны, и родилась современная астрономия. Спустя четыре века астрономы поняли, что некоторые звезды, вдруг становясь в миллиарды раз ярче обычных, взрываются. В 1934 г. Фриц Цвики (Fritz Zwicky) из Калифорнийского технологического института назвал их «сверхновыми». Они снабжают космическое пространство тяжелыми элементами, управляющими формированием и эволюцией галактик, и помогают изучать расширение пространства.
Через десять секунд после вспышки термоядерное пламя почти полностью сжигает белый карлик. Стремительно распространяясь из глубины наружу, цепная ядерная реакция превращает углерод и кислород (сиреневый и красный) в кремний (оранжевый) и железо (желтый). На основе более ранних компьютерных моделей было невозможно проследить турбулентные движения и объяснить, почему звезды взрываются
Через десять секунд после вспышки термоядерное пламя почти полностью сжигает белый карлик. Стремительно распространяясь из глубины наружу, цепная ядерная реакция превращает углерод и кислород (сиреневый и красный) в кремний (оранжевый) и железо (желтый). На основе более ранних компьютерных моделей было невозможно проследить турбулентные движения и объяснить, почему звезды взрываются
Цвики и его коллега Вальтер Бааде (Walter Baade) предположили, что энергию для взрыва дает звезде гравитация. По их мнению, звезда сжимается, пока ее центральная часть не достигнет плотности атомного ядра. Коллапсирующее вещество может выделить гравитационную потенциальную энергию, достаточную чтобы выбросить наружу остатки звездного вещества. В 1960 г. Фрэд Хойл (Fred Hoyle) из Кембриджского университета и Вилли Фаулер (Willy Fowler) из Калтеха считали, что сверхновые похожи на гигантскую ядерную бомбу. Когда звезда типа Солнца сжигает свое водородное, а затем и гелиевое топливо, наступает очередь кислорода и углерода. В ходе синтеза этих элементов не только выбрасывается гигантская энергия, но и рождается радиоактивный никель-56, распадом которого объясняется послесвечение взрыва, длящееся несколько месяцев.
Обе идеи оказались правильными. В спектрах некоторых сверхновых нет следов водорода (тип I); по-видимому, в большинстве из них произошел термоядерный взрыв (тип Iа) , а у остальных (типы Ib и Ic) — коллапс звезды, сбросившей свой внешний водородный слой. Сверхновые, в спектрах которых обнаружен водород (тип II), также возникают в результате коллапса. Первые два явления превращают звезду в разлетающееся газовое облако, а гравитационный коллапс приводит к образованию сверхплотной нейтронной звезды или даже черной дыры. Наблюдения сверхновой 1987А (тип II) подтверждают предложенную теорию.
Однако до сих пор взрыв сверхновой остается одной из главных проблем астрофизики. Компьютерные модели воспроизводят его с трудом. Очень сложно заставить звезду взорваться (что само по себе приятно). Звезды — саморегулирующиеся объекты, которые остаются стабильными в течение миллионов и миллиардов лет. Даже умирающие светила имеют механизмы затухания, но не взрыва. Чтобы воспроизвести последний, потребовались многомерные модели, расчет которых компьютерам был не по зубам.
# ОБЗОР: СВЕРХНОВЫЕ По всем правилам, звезды должны быть спокойными и умирать тихо. Но почему некоторые из них в конце жизни взрываются как сверхновые? Это одно из сложнейших явлений в астрофизике.
# Теоретики постепенно улучшали свои модели и недавно смогли объяснить два основных типа сверхновых. Задача состояла в том, чтобы учесть все три пространственных измерения для воспроизведения динамики турбулентных потоков.
# Оказалось, что взрыв может быть очень несимметричным, разбрасывающим в разные стороны остатки звезды (включая и вновь синтезированные химические элементы). Если в результате образуется нейтронная звезда, то она может получить ускорение и стр
кто ее знает...
Из-за эффекта положительной обратной связи:
- у затухающей звезды уменьшается давление внутреннего излучения, которое в обычном состоянии поддерживало обычный размер
- Звезда сжимается под действием собственной силы гравитации
- Из-за увеличения плотности затухающие процессы термоядерного синтеза возобновляются, и звезда некоторое время опять находится в метастабильном состоянии
- В какой-то момент звезда сжимается настолько, что силы гравитации "схлопывают" звезду, термоядерная реакция возобновляется скачкообразно до огромных величин выделения энергии, но с небольшим запозданием по отношению к сжатию - поэтому звезда сначала "схлопывеется", потом взрывается.