16:31 

Кое-что о гиперновых

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
Я не раз рассказывал про взрывы сверхновых - в первую очередь, здесь alef0.diary.ru/p166318659.htm и здесь: alef0.diary.ru/p165114289.htm. И говорил, что в норме после взрыва сверхновой остаются либо нейтронная звезда, либо черная дыра.
В первой из приведенных ссылок я упоминал, что взрывы самых массивных звезд - гипергигантов - иногда сопровождаются своеобразным явлением - электрон-позитронной нестабильностью. При взрыве таких звезд их ядро не успеет сколлапсировать, потому что при быстром сжатии ядра гипергиганта его энергия может оказаться столь большой, что в нем начинают рождаться электрон-позитронные пары. Они быстро уносят энергию из ядра (как нейтрино в URCA-процессе, alef0.diary.ru/p165114289.htm), оно в результате продолжает сжиматься, рождая новые электрон-позитронные пары - и, в конце концов, полностью разрушается. А позитроны захватываются вышележащими слоями оболочки звезды, в ней выделяется колоссальная энергия, в результате чего такой взрыв гиперновой оказывается во много раз мощнее любого другого взрыва сверхновой звезды.
Теперь я решил упомянуть некоторые подробности этого процесса.
Коллапс ядра гипергиганта начинается таким же образом, как и коллапс ядра любой сверхновой звезды. Однако температура в ядре гипергиганта очень высока - она может превышать триста миллионов градусов, а при такой температуре ядро излучает достаточно жесткие гамма-кванты.Подсчеты показывают, что в зависимости от массы гипергиганта и скорости его вращения взрыв звезды может развиваться по нескольким вариантам.
1. Для любой звезды массой менее примерно 100 солнечных масс гамма-кванты будут, как и в случае обычных сверхновых типа II, выноситься в наружные слои звезды, нагревать их - и при коллапсе ядра за счет URCA-процесса произойдет обычный описанный ранее взрыв сверхновой.
2. В случае не слишком быстро вращающейся звезды массой от 100 до примерно 130 масс Солнца произойдет следующее: некоторые фотоны приобретут настолько высокую энергию, что сталкиваясь с электронами и ядрами атомов более высоких и холодных слоев звезды, они начнут порождать пары электронов с позитронами. В сущности, и для звезд меньшей массы этот процесс будет иметь место - но доля фотонов столь высокой энергии там оказывается небольшой и существенного влияния на развитие процесса взрыва она не оказывает. В нашем же случае доля таких фотонов достаточно велика - и в результате внешние слои могут быстро нагреться до огромных температур. Результат будет парадоксальным - быстрый нагрев внешней оболочки звезды приведет к ее расширению, падению давления, которое внешние части звезды оказывают на ядро, и, следовательно, к стабилизации поведения звезды и некоторому продлению длительности ее жизни. Внешние же слои, нагретые излучением гамма-квантов и аннигиляцией рожденных при этом позитронов, могут расшириться настолько, что со стороны это будет казаться мощным взрывом, произошедшим на звезде.
Именно таким, возможно, был механизм взрыва эты Киля в середине XIX века, образовавшего туманность Гомункулюс (alef0.diary.ru/p164235972.htm), хотя это не доказано, и многие полагают, что этот взрыв был вызван взаимодействием гипергиганта со вторым компонентом пары.
Скорее всего, для звезд массой до 130 солнечных масс именно так все и заканчивается - они претерпевают один или несколько таких взрывов, сбрасывая массу, пока, в конце концов, их ядерное топливо в центре окончательно не выгорает, и звезда не взрывается сверхновой, как в предыдущем случае.
3. Для звезд с небольшой скоростью вращения и массой, ориентировочно, от 130 до 250 солнечных масс этот процесс происходит куда эффектнее.
Рано или поздно случайный всплеск рождения электрон-позитронных пар в окружающей ядро оболочке окажется настолько мощным, что давление на ядро повысится. Это вызовет, в свою очередь, рост интенсивности образования в ядре жестких гамма-квантов, а следовательно - еще большее повышение тепловыделения и рост давления во внешней оболочке - еще большее повышение интенсивности образования в ядре гамма-квантов - еще больший рост температуры и давления в оболочке... Лавинообразно нарастающий процесс потери устойчивости приведет в результате к колоссальному выносу энергии в прилегающие к ядру слои звезды, в результате которого в этих слоях начинается термоядерный синтез тяжелых (до железа и далее) элементов с дальнейшим тепловыделением. В самом ядре, которое на этой стадии у звезд этой массы практически полностью состоит из железа, начинается синтез никеля и кобальта - а во внешних слоях звезды происходит чудовищной мощи ядерный взрыв, превосходящий по мощности обычную сверхновую примерно на полтора-два порядка.
И обратите внимание: никакого коллапса в центральной части не происходит - описанный процесс протекает так быстро, что коллапс просто не успевает начаться. От центральной части звезды остается огромное (массой в десять и более (по некоторым подсчетам - до тридцати) масс Солнца) раскаленное облако железа, никеля-56 и кобальта-56, которые тоже рано или поздно распадутся до железа. Ну, а внешние части разлетаются в результате чудовищного взрыва.
4. Но и это не все. Теоретически, у еще более массивных звезд мощность взрыва в описываемой стадии столь высока, что в их центральной части должен начаться синтез тяжелых и сверхтяжелых элементов (до урана и далее). Этот синтез потребляет много энергии, в результате чего температура центральных частей ядра падает - и они успевают сколлапсировать в черную дыру.
Так что, как ни парадоксально, судя по всему, после взрыва самых массивных звезд Вселенной тоже остается черная дыра, как и от взрыва куда менее массивных (но все равно, гигантских) звезд - и только в некотором промежутке масс звезды энергия ядра оказывается достаточной, чтобы избежать коллапса.
5. У быстровращающихся звезд коллапс ядра происходит в любом случае, при этом у гипергиганта вдоль оси вращения черной дыры выстреливаются джеты, формирующие длинный гамма-всплеск (alef0.diary.ru/p165898693.htm) - механизм коллапсара.
запись создана: 25.07.2013 в 19:35

@темы: Наука, Наш мир - звезды

URL
Комментарии
2016-02-24 в 19:27 

Освит
Но пока я дышу - не дописана эта страница... (с)
раскаленное облако железа, никеля-56 и кобальта-56, которые тоже рано или поздно распадутся до железа.
А потом остынут в здоровенный железный шар?

2016-02-25 в 08:35 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
Нет, рассеются в пространстве, обогатив его железом и прочими элементами.

URL
2016-02-26 в 10:10 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
Кстати, если уж на то пошло, судя по всему, все наше золото (и уран, к примеру) получено нами от подобного взрыва гиперновой, происшедшего совсем незадолго до формирования нашей системы где-то неподалеку, в том рассеянном скоплении, в котором формировалось Солнце.

URL
Комментирование для вас недоступно.
Для того, чтобы получить возможность комментировать, авторизуйтесь:
 
РегистрацияЗабыли пароль?

Мысли вслух

главная