Смерть массивной звезды

• May 3, 2024

Массивные звезды рождаются так же, как меньшие звезды, такие как Солнце. Гравитация заставляет облако газа разрушаться, пока оно не станет достаточно плотным и достаточно горячим, чтобы начать сжигание водорода, Это термоядерная реакция атомов водорода, чтобы сделать атомы гелия. Внешняя сила энергии ядерных реакций уравновешивает силу тяжести. Звезда, подобная Солнцу, не будет исчерпывать топливо в течение миллиардов лет, но массивная звезда ярко горит и пропускает топливо через некоторое время.

Звездный нуклеосинтез
Когда у звезды заканчивается водородное топливо, ядро ​​сжимается. Это производит тепло, возможно, достаточно, чтобы начать сжигать гелий. Это происходит у звезд, похожих на солнце, а также на звезды, более массивные, чем Солнце. Хотя ядро ​​сокращается, внешние слои расширяются. Солнечные звезды раздуваются в красные гиганты и массивные звезды в красные супергиганты.

Но когда гелий израсходован, синтез заканчивается для звезд, масса которых в 0,5-8 раз превышает массу Солнца. Поскольку без синтеза нет внешней силы, сдерживающей гравитацию, звезда разрушается в белый Гном.

И звезды с высокой массой - что с ними происходит? Так как они более массивны, они горят горячее. Слияние гелия производит углерод и кислород, и массивная звезда может затем слить эти более тяжелые атомы, чтобы получить еще более тяжелые. Они могут пройти несколько таких циклов, пока звезда не сплавит кремний с железом и не обретет железное ядро. Процесс слияния легких элементов в более тяжелые известен как звездный нуклеосинтез.

Когда у звезды железное ядро, это конец. Вы не можете плавить железо, чтобы выпустить энергию. Гравитация наконец-то побеждает. Ничто не может остановить это, звезда коллапсирует самым захватывающим образом.

Немного об атомах
Прежде чем продолжить рассказ, нам нужно отметить несколько фактов об атомах.

• Атом имеет ядро сделано из протоны (с положительным зарядом) и нейтроны (которые являются нейтральными).


• Вокруг ядра находится облако на орбите электроны с отрицательными зарядами.


• Ядро в тысячи раз меньше целого атома.


• Несмотря на то, что электроны малоподвижны по сравнению с протонами и нейтронами, их орбиты велики.


• Обычное вещество состоит из атомов, которые в основном являются пустым пространством - оно кажется твердым, потому что электроны движутся так быстро.

Но что, если бы мы могли раздавить электроны в ядре и избавиться от всего этого пространства?

Звезда рушится
В коллапсирующей звезде так много материи, что ядро ​​не превращается в белого карлика. Он так сильно разрушается, что электроны его атомов выталкиваются в ядро. Там они реагируют с протонами с образованием нейтронов и нейтрино, (Нейтрино - это очень маленькие субатомные частицы без электрического заряда и почти без массы.) Ядро теперь состоит из нейтронов и невероятно плотно. Все это происходит за доли секунды - гораздо меньше времени, чем требуется, чтобы прочитать этот абзац.

Ядро становится настолько плотным, что оно сопротивляется любому дальнейшему коллапсу, и вещество, которое падает с высокой скоростью, ударяет его и отскакивает. Столкновение выпускает все эти нейтрино. Они уносят энергию из коллапса ядра и нагревают весь падающий материал до миллиардов градусов. Все, кроме нейтронного ядра, выбрасывается со скоростью миллионов километров в час. Ударная волна проникает сквозь расширяющийся мусор, и более легкие элементы сливаются в более тяжелые, включая очень тяжелые, такие как золото и уран. Это происходит в первые пятнадцать минут.

Мы называем взрыв сверхновая звездаИ он такой мощный, что какое-то время он такой же яркий, как вся галактика.

Нейтронная звезда
Если ядро ​​коллапсирующей звезды в 1,5-3 раза больше массы Солнца, оно становится нейтронная звезда, Хотя он имеет большую массу, помните, что его атомы рухнули, поэтому его радиус составляет всего около 10 км (6 миль). Тем не менее, чайная ложка этого вещества будет весить миллиарды тонн. Звезда не может разрушиться дальше, потому что плотно упакованные нейтроны оказывают внешнюю силу, называемую давление нейтронного вырождения.

Быстро вращающаяся нейтронная звезда пульсар, Когда он вращается, он излучает импульсы электромагнитного излучения. Каждый раз, когда он поворачивается в нашем направлении, импульс радиоизлучения может быть обнаружен. Пульсар миллисекунды вращается настолько быстро, что между импульсами остается только миллисекунда. Пульсар на изображении заголовка представляет собой миллисекундный пульсар, но он уникально излучает гамма-излучение.

Черные дыры
Если ядро ​​более массивное, чем в три раза больше массы Солнца, даже давление вырождения не сможет остановить коллапс. Результатом является черная дыра, На самом деле это не дыра в космосе, а гравитация высококонцентрированной массы искривляет пространство. Его сила тяжести настолько велика, что скорость, необходимая для его выхода, больше скорости света, поэтому даже свет не может уйти.Хотя мы не можем видеть черные дыры, мы иногда можем обнаружить их гравитационное воздействие на другие объекты.

Остаток сверхновой
Ядро массивной звезды превращается в нейтронную звезду или черную дыру, но есть и остальная часть вещества, материал, выброшенный из звезды во время взрыва. Расширяющаяся оболочка из газа и пыли, вызванная ударной волной, называется остаток сверхновой, Это место, где произошел нуклеосинтез тяжелых элементов, и, перемещаясь, он обогащает пространство между звездами этими тяжелыми элементами. Кроме того, ударная волна может вызвать формирование новой звезды, и новые звезды получат выгоду от тяжелых элементов, оставшихся позади.

Видео инструкция: Epic Huge LEGO Death Star from Star Wars (May 2024).