Δευτέρα, 26 Μαΐου 2014

Τι είναι ένας Υπερκαινοφανής Τύπου ΙΙ

Photo Credit: HyperPhysics

Οι Υπερκαινοφανείς (Supernova), που όλοι έχουμε κάτι ακούσει για αυτούς κάποια στιγμή, είναι απλά εκπληκτικά ουράνια φαινόμενα. Ο τύπος που θα αναλύσουμε είναι Σουπερνόβα τύπου ΙΙ. Αυτό συμβαίνει όταν ένα αστέρι νετρονίων ή μια μαύρη τρύπα μένει πίσω μετά τον θάνατο ενός αστεριού, μετά την εμφάνιση του σουπερνόβα.

Ας πούμε ότι έχουμε ένα αστέρι 15 ηλιακών μαζών, με βάση το αστρικό διάγραμμα εξέλιξης, μπορούμε να πούμε ότι θα υπάρξουν απομεινάρια από ένα σουπερνόβα και ένα αστέρι νετρονίων. Ωστόσο, ακόμη και με όλους τους προηγμένους υπερυπολογιστές και όλα όσα σήμερα γνωρίζουμε για τη φυσική και το σύμπαν, ένα υπολογιστικό μοντέλο ενός σουπερνόβα εξακολουθεί να αποδεικνύεται ότι είναι ένα πολύ δύσκολο έργο. Αυτό που νομίζουμε ότι συμβαίνει κατά τη διάρκεια ενός σουπερνόβα είναι πως, όταν ένα αστέρι 15 ηλιακών μαζών ξεμείνει από καύσιμα, ο πυρήνας σιδήρου θα συρρικνωθεί από περίπου το μέγεθος της Γης στο μέγεθος μιας πόλης σε 150 χιλιοστά του δευτερολέπτου... Αυτό είναι απίστευτα γρήγορα! Η μόνη δύναμη που το εμποδίζει να γίνει μικρότερο είναι ο εκφυλισμός νετρονίων, που σημαίνει ότι τα νετρόνια δεν μπορούν να πιεστούν πιο κοντά μεταξύ τους.

Όπως μπορείτε να φανταστείτε, εάν ο πυρήνας του αστεριού (o οποίoς μπορεί ήδη να είναι όσο δύο φορές τη μάζα του ήλιου μας) συμπιέζεται σε μία σφαίρα 10 χλμ., η βαρύτητα αναμένεται να είναι αρκετά έντονη. Την στιγμή που ο πυρήνας σιδήρου συρρικνώνεται το υπόλοιπο του άστρου πέφτει προς τον πυρήνα επίσης, μερικές φορές φτάνοντας ταχύτητες έως 25% της ταχύτητας του φωτός! Όλο αυτό το υλικό στη συνέχεια χτυπά το αστρικό πυρήνα και εκβάλλει... αναπηδά δυνατά. Τεράστια ποσά ενέργειας απελευθερώνονται, περίπου το μισό από αυτό πηγαίνει σε κινητική ενέργεια, διαχωρίζοντας το αστέρι, ενώ το άλλο μισό μετατρέπεται αμέσως σε θερμότητα.

Υπερκαινοφανής Τύπου ΙΙb γνωστό ως Κασσιόπεια Α,
που συνέβη περίπου  11.000 έτη φωτός μακριά.
Photo Credit: NASA, ESA, and the Hubble Heritage STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration


Ωστόσο, τα παρούσα μοντέλα υπολογιστών δείχνουν ότι ένας πυρήνας που αναπηδά δεν παρέχει αρκετή ενέργεια για να τροφοδοτήσει έναν υπερκαινοφανή, πρέπει να υπάρχει κάτι περισσότερο. Είναι γνωστό και τεκμηριωμένο ότι οι υπερκαινοφανείς είναι βασικά τεράστια εργοστάσια νετρίνων. Ένα σουπερνόβα είναι τόσο φωτεινό, που συνήθως είναι πιο φωτεινό από ότι ένας ολόκληρος γαλαξίας - όπως μπορείτε να φανταστείτε είναι πάρα πολύ φωτεινό. Η παραγωγή των νετρίνων ωστόσο, είναι περίπου ακόμα 100 φορές πιο φωτεινή!

Αυτό που μερικά πιο πρόσφατα μοντέλα υπολογιστών έχουν δείξει είναι ότι κατά τη διάρκεια της κατάρρευσης του πυρήνα, δεν είναι όλα τα νετρίνα σε θέση να διαφύγουν. Αυτά τα πολύ μικρά και όχι μεγάλης ενέργειας σωματίδια δεν μοιάζουν να αλληλεπιδρούν με την κανονική ύλη. Αλληλεπιδρούν ασθενώς με την κανονική ύλη, δηλαδή αρκετά σπάνια. Εκτιμάται ότι δεκάδες χιλιάδες από αυτά τα μικροσκοπικά σωματίδια διέρχονται μέσα από το ανθρώπινο σώμα κάθε δευτερόλεπτο της κάθε ημέρας κατά τη διάρκεια ολόκληρης της ζωής μας. Τα περισσότερα περνούν κατ 'ευθείαν μέσα από τη Γη σαν να μην υπήρχε καν εκεί.

Καθώς ένα μεγάλο αστέρι υφίσταται μία κατάρρευση πυρήνα, γίνεται πολύ πυκνό στην περιοχή ακριβώς πάνω από το πρόσφατα ανεπτυγμένο αστέρι νετρονίων, τόσο πυκνό που μια υψηλότερη συγκέντρωση από νετρίνα αλληλεπιδρά στην πραγματικότητα με το σε πτώση αέριο και το βράζει. Αυτό ονομάζεται "θέρμανση νετρίνο", τα νετρίνα που περνούν κατά μήκος της ενέργειας τους, καθώς και την ενέργεια από την αναπήδηση του πυρήνα, ότι έχουμε αρκετή ενέργεια για ένα σουπερνόβα.

Καθώς μεγαλώνει η κατανόησή μας για το τι πραγματικά συμβαίνει σε αυτά τα περίεργα και όμορφα μέρη του σύμπαντος, είμαστε όλο και πιο κοντά στο να είμαστε σε θέση να μιμηθούμε με επιτυχία αυτό που βλέπουμε στο σύμπαν.

ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Ειρήνη Μαντζουράνη

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου