Kas nutinka po žvaigždės sprogimo?
Trumpas atsakymas: Kai didelė žvaigždė sprogsta supernovoje, jos išoriniai sluoksniai išskrenda į kosmosą didžiuliu, ryškiu sprogimu. Likusi šerdis gali tapti tankia neutronine žvaigžde arba kolapsuoti į juodąją skylę, o sprogusios dujos paskleidžia naujus elementus po galaktiką.
Paprasčiau tariant
Žvaigždė sprogsta, kai jos branduolyje baigiasi kuras. Branduolys staiga subyra ir atšoka, sukeldamas smūgį per žvaigždę. Šis smūgis suplėšo žvaigždę į gabalus ir sukuria labai ryškų šviesos blyksnį, kuris gali kelias savaites apšviesti visą galaktiką.
Sprogimas sukuria greitai judantį dujų apvalkalą, vadinamą supernovos liekana. Tos liekanos viduje susidaro nauji elementai, kurie susimaišo su dujomis ir dulkėmis. Laikui bėgant ši medžiaga vėsta ir gali prisijungti prie kitų debesų, sudarydama naujas žvaigždes ir planetas.
Likęs branduolys tampa arba neutronine žvaigžde (labai tankia), arba juodąja skyle (gravitacija tokia stipri šviesa, kad negali ištrūkti). Daugelis elementų, kuriuos randame Žemėje, susidarė praeities supernovose.
Kaip tai veikia moksliškai
Įvardyti dėsniai / principai: nukleosintezė (naujų cheminių elementų susidarymas) kartu su masės ir energijos tvermės bei smūginės bangos fizika.
Supernovos sprogimo metu temperatūra ir slėgis pakyla taip aukštai, kad atominiai branduoliai gali susilieti į sunkesnius elementus. Šis procesas, vadinamas nukleosinteze, sukuria daugelį elementų, sunkesnių už geležį. Sprogimas taip pat sukelia galingą smūginę bangą, kuri pagreitina dujas ir dulkes į išorę, sudarydama besiplečiančią supernovos liekaną.
Energijos tvermės dėsnis paaiškina, kaip žvaigždės gravitacinė energija, išsiskirianti kolapso metu, sukelia sprogimą ir ryškią šviesą, kurią matome. Kompaktiškas likutis priklauso nuo masės. Jei branduolio masė yra mažesnė už tam tikrą ribą, ji tampa neutronine žvaigžde – objektu, pripildytu neutronų.
Jei ji sunkesnė, laimi gravitacija ir branduolys kolapsuoja į juodąją skylę.
Kaip mes tai žinome: astronomai tiria sprogimų šviesą, besiplečiančius dujų apvalkalus ir naujai susidariusių elementų pėdsakus žvaigždžių šviesoje. Vieno netoliese įvykusio įvykio metu mokslininkai taip pat aptiko neutrinų – mažyčių dalelių, susidariusių branduolio kolapso metu – pliūpsnį, patvirtinantį kolapso ir sprogimo modelį . Supernovų liekanų ir kosminių elementų gausos stebėjimai atitinka nukleosintezės prognozes .
Kur tai pastebėsi
- Krabo ūkas – ryškios supernovos, pastebėtos Žemėje 1054 m. po Kr., liekana.
- SN 1987A – gerai ištirta supernova, kurios šviesą ir daleles mokslininkai stebėjo atskriejant.
- Kasiopėja A – jauna supernovos liekana, tirta įvairiuose šviesos bangos ilgiuose.
- Manoma, kad sunkieji elementai, tokie kaip auksas ir uranas, susidaro supernovose arba šalia jų .
Eksperimentas
Baliono sprogimas
Sauga: dėvėkite akių apsaugos priemones ir paprašykite suaugusiojo būti šalia; darykite tai lauke arba tuščioje vietoje.
Priemonės
- balionas
- mažas popierinis konfeti arba dribsnių gabalėlis
- lipni juosta
- žymeklis
Žingsniai
- Į nepripūstą balioną įdėkite nedidelį žiupsnelį konfeti ir užklijuokite angą lipnia juosta.
- Pripūskite balioną iki galo ir užriškite jį, kad jis lengvai sprogtų.
- Ant grindų arba stalo pažymėkite baliono vietą kaip „žvaigždę“.
- Atsargiai sprogdinkite balioną smeigtuku, atsitraukdami, ir stebėkite, kaip konfeti skrenda į išorę.
- Išmatuokite, kiek toli nuo žymės nusileido dalelės. Ką tai rodo: sprogimas reiškia supernovos sprogimą, kurio metu dalelės išskrenda į išorę, tarsi žvaigždės dujos ir dulkės būtų išmetamos į kosmosą.
Naudingi terminai
- Supernova: didžiulis sprogimas, kai žvaigždei baigiasi kuras ir jos išoriniai sluoksniai išsviedžiami į kosmosą.
- Neutroninė žvaigždė: itin tankus likutis, daugiausia sudarytas iš neutronų, likęs po kai kurių supernovų sprogimų.
- Juodoji skylė: erdvės sritis, kurioje gravitacija tokia stipri, kad net šviesa negali ištrūkti.
- Nukleosintezė: naujų cheminių elementų susidarymo procesas, jungiantis atominius branduolius esant aukštai temperatūrai ir slėgiui.
- Supernovos likutis: besiplečiantis dujų ir dulkių apvalkalas, likęs po žvaigždės sprogimo.
Vaikai klausia
Ar mums pakenks, jei netoli Žemės sprogs supernova?
Tik labai arti esančios supernovos (dešimčių šviesmečių spinduliu) gali būti pavojingos; dauguma jų yra pakankamai toli, kad būtų saugios.
Ar visos žvaigždės sprogsta kaip supernovos?
Ne. Tik masyvios žvaigždės arba kai kurios baltosios nykštukės specialiose sistemose sprogsta kaip supernovos.
Kiek laiko trunka sprogimas?
Sprogimas ir ryški pikas trunka savaites ar mėnesius, tačiau likučiai gali plėstis ir švytėti tūkstančius metų.