Сверхновая
Судя по событиям 2020 года, его завершение должно быть именно таким.
Судя по событиям 2020 года, его завершение должно быть именно таким.
Впечатление художника о слиянии двух нейтронных звёзд. Авторы и права: University of Warwick/Mark Garlick.
Вот в чём проблема: золото – это элемент, а это значит, что вы не можете получить его благодаря обычным химическим реакциям, хотя алхимики пытались сделать это веками. Для получения блестящего металла, вам нужно связать 79 протонов и 118 нейтронов вместе, чтобы сформировать единое атомное ядро. Это интенсивная реакция ядерного синтеза. Но такой интенсивный синтез не происходит достаточно часто, по крайней мере, поблизости, чтобы создать гигантский кладезь золота, который мы находим на Земле и в других местах Солнечной системы.
Новое исследование показало, что наиболее распространённый вариант происхождения золота – столкновения нейтронных звёзд – тоже не может объяснить его изобилие. Так откуда же золото? Есть и другие варианты, в том числе сверхновые. К сожалению, новое исследование показало, что даже такие странные явления не могут объяснить количество золота во Вселенной.
Столкновения нейтронных звёзд создают золото, на короткое время объединяя протоны и нейтроны в атомные ядра, а затем извергая эти тяжёлые ядра в космос.
“Обычные сверхновые не могут объяснить наличие всего золота во Вселенной, потому что звёзды, достаточно массивные, чтобы сплавить золото, становятся чёрными дырами при взрыве”, – сказала Чиаки Кобаяши, астрофизик из Университета Хартфордшира в Соединенном Королевстве, автор нового исследования.
И в случае обычной сверхновой всё золото поглощается чёрной дырой.
А что насчёт странных сверхновых? Этот тип взрыва звезды, так называемая магнитовращательная сверхновая, является “очень редкой и очень быстро вращающейся сверхновой.
Во время магнитовращательной сверхновой умирающая звезда вращается так быстро и подвергается воздействию таких сильных магнитных полей, что при взрыве выворачивается наизнанку. Погибая, звезда запускает в космос раскалённые добела струи вещества. А поскольку звезда вывернута наизнанку, её струи забиты ядрами золота. Звёзды, которые вообще сплавляют золото, встречаются редко. Звёзды, которые сплавляют золото, а затем выбрасывают его в космос, встречаются ещё реже.
Художественная иллюстрация сверхновой. Авторы и права: NASA / CXC / M. Weiss / University of California, Berkeley / N. Smith et al / Lick Observatory / J. Bloom & C. Hansen.
Но даже нейтронные звёзды плюс магнитовращательные сверхновые звёзды вместе не могут объяснить золотое изобилие Земли, как выяснили Кобаяши и её коллеги.
“В этом вопросе есть два пункта”, – сказала она. “Первый: слияний нейтронных звёзд недостаточно. Второй: даже со вторым источником мы всё ещё не можем объяснить наблюдаемое количество золота”.
По её словам, прошлые исследования подтвердили, что столкновения нейтронных звёзд вызывают золотой дождь. Но эти исследования не учитывали редкость этих столкновений. Трудно точно оценить, как часто крошечные нейтронные звёзды – сами по себе сверхплотные остатки древних сверхновых – сталкиваются друг с другом. Это происходит очень редко: учёные видели, как это происходило только однажды. Кобаяши и её соавторы обнаружили, что даже приблизительные оценки показывают, что они не сталкиваются достаточно часто, чтобы произвести всё золото, обнаруженное в Солнечной системе.
“Эта статья не первая, в которой предполагается, что столкновений нейтронных звёзд недостаточно для объяснения изобилия золота”, – сказал Ян Родерер, астрофизик из Мичиганского университета, который ищет следы редких элементов в далеких звёздах.
Но новая статья Кобаяши и её коллег, опубликованная 15 сентября в The Astrophysical Journal, имеет одно большое преимущество: она чрезвычайно точная. Исследователи собрали огромное количество данных и включили их в надёжные модели эволюции галактики и производства новых химических элементов.
“В документе есть ссылки на 341 другую публикацию, что примерно в три раза больше, чем в типичных статьях в The Astrophysical Journal в наши дни”, – сказал Родерер.
По его словам, собрать все эти данные – это “титанический труд”.
Используя этот подход, авторы смогли объяснить образование атомов углерода (шесть протонов и шесть нейтронов) и урана (92 протона и 146 нейтронов). По словам Родерера, это впечатляющий диапазон, охватывающий элементы, которые обычно игнорируются в подобных исследованиях.
Возможно, столкновения нейтронных звёзд приносят больше золота, чем предполагают существующие модели. В любом случае астрофизикам предстоит проделать ещё много работы, прежде чем они смогут объяснить, откуда взялось это украшение.
Источник: universetoday.ru
Увидел такой вопрос на Яндекс.Q и ответ на него. Нельзя было не поделиться.
«Как можно взорвать звезду и что после этого будет?» (с)
Так как автор не указал тип звезды, которую собрался взрывать, то возьмем самый общий рецепт, подходящий для всех типов звёзд.
Рецепт: нужно взять 1 (одну) самую обычную звезду главной последовательности, добавить воды ( воду, так как водород и кислород одни из самых распространенных элементов во вселенной и, соответственно их проще "достать"), получив из нее красный гигант, не перемешивая добавить еще воды и немного подождать, получив белый карлик, добавить еще воды, столько, чтобы хватило на превышение предела Чандрасекара — и БУМ! — сверхновая:
"Когда звезда главной последовательности малой или средней массы заканчивает превращение водорода в гелий, она расширяется, становясь красным гигантом.<…> Звезда сбрасывает внешнюю оболочку, формируя планетарную туманность, а бывшее ядро звезды становится белым карликом, состоящим из углерода и кислорода." (Википедия)
Но! Есть несколько ма-а-аленьких проблем.
Во-первых, поливать придется очень быстро, так как любая звезда ежесекундно теряет миллионы тонн массы только за счет излучения и звездного ветра. То есть поливать нужно минимум со скоростью миллиарды тонн в миллисекунду, а лучше еще быстрее.
Во-вторых, поливать придется очень долго, возможно миллионы лет (как у вас пойдет, я ведь не знаю насколько вы хороший повар). Так что на следующий четверг лучше ничего не планируйте — будете заняты добавлением воды по рецепту.
В-третьих, в воде, которой мы поливаем, содержится много водорода (помним, да из школьного курса H2O), а водород для звезды это образующий и стабилизирующий фактор. То есть заливая звезду водой (и неизбежно водородом) мы значительно продлим срок ее существования и оттянем собственно взрыв.
Опустим скучные подробности термоядерных реакций:
Так что будет немного лучше взять углекислотный огнетушитель побольше и "тушить" звезду гигантским вселенским огнетушителем пока она... не взорвётся.
Вы ведь понимаете, что вся таблица Менделеева вплоть до железа является для звезды топливом?
И, да, перед самым взрывом — отбегите подальше (мы же не хотим чтобы кто-то пострадал, верно?), хотя бы на пару парсеков ;)
-------------
Внес только визуальные правки. Орфография и синтаксис авторский.
Ссылка на источник.На снимке изображены остатки сверхновой, вспыхнувшей около 400 лет назад в карликовой галактике Большое Магелланово Облако. Диаметр сверхновой составляет около 23 световых лет. Скорость расширения оболочки 18 миллионов км/ч.
Радиообсерватория ALMA становится на шаг ближе к разгадке тайны сверхновой 1987А
АВТОР: МАРК РОМАНОВ · 31 ИЮЛЯ, 2020
23 февраля 1987 года в созвездии Золотой Рыбы появилось новое светило. На самом деле, явление, которое кто-то мог принять за обычную звезду, было сверхновой – результатом катаклизма, означающего конец жизни массивной звезды.
Три нейтринных детектора в тот день уловили присутствие сверхлёгких частиц. Астрономы, изучавшие сверхновую, обозначенную как SN 1987A, предположили, что после вспышки на месте ушедшего светила должна остаться нейтронная звезда. Но время шло, а никаких признаков её существования обнаружено не было. Учёные начали задаваться вопросом: может быть результатом вспышки стала не нейтронная звезда, а чёрная дыра или пульсар?
Но всё, что им оставалось делать – это ждать сигнала от объекта, который укрылся в густом облаке пыли.
Место на небе, где в 1987 году наблюдалась вспышка сверхновой. Она была заметна как яркая точка третьей звёздной величины.
Недавно двум командам астрономов удалось получить кое-какие любопытные сведения о SN 1987А. Остаток сверхновой наблюдали с помощью радиообсерватории ALMA. Эти наблюдения вкупе с теоретическими расчётами дали учёным основания полагать, что где-то в глубине остатка расположилась нейтронная звезда. И если она действительно существует, то является самой молодой из обнаруженных на данный момент.
«Капля»
Благодаря наблюдениям радиообсерватории ALMA учёным удалось получить изображение довольно высокого разрешения. На нём, практически в центре туманности, можно заметить яркую «каплю» – область, температура которой намного выше, чем у того, что её окружает. Астрономы предполагают, что именно в этой области и затаилось то, что они так долго искали.
Мы были очень удивлены, увидев эту горячую «каплю» в густом облаке пыли остатка сверхновой. Там есть что-то, что нагревает эту пыль, заставляя её светиться. Мы полагаем, что внутри пылевого облака прячется нейтронная звезда.
Микаку Мацуура – одна из тех людей, что обнаружили “каплю” с помощью ALMA
То, что удалось увидеть ALMA
Хотя Мацуура и её команда были несказанно рады своему открытию, у них всё же возник один вопрос. Он касался яркости “капли”.
Мы не думали, что нейтронная звезда может быть настолько яркой. Но затем Дэни Пейдж и его команда опубликовали исследование, которое показало, что подобное возможно, поскольку нейтронная звезда ещё очень молода.
Дэни Пейдж – астрофизик из Национального автономного университета Мексики, который изучал SN 1987A с момента её обнаружения.
Я был на полпути к завершению моей докторской диссертации, когда вспыхнула эта сверхновая. Это было одно из самых больших событий в моей жизни. Оно изменило ход моей карьеры, поскольку представляло собой загадку, которую мне не терпелось разгадать. Чем-то напоминало Святой Грааль.
Новая теоретическая работа Пейджа и его команды была опубликована 30 июля в издании The Astrophysical Journal. Она полностью поддерживает точку зрения Микаку Мацуура. Как замечает Пейдж:
Несмотря на экстремальные условия вблизи и внутри нейтронных звёзд, а также всю сложность процессов, протекающих во время вспышки сверхновой, нужно отметить, что обнаружение скопления горячей пыли само по себе является подтверждением кое-каких предположений.
Этими предположениями были температура и местоположение нейтронной звезды. Компьютерное моделирование вспышки сверхновой показало, что в результате этого события нейтронная звезда могла быть “выброшена” из места своего рождения со скоростью в сотни километров в секунду. Обнаруженная ALMA «капля» находится в том месте, где, согласно модели, и должна располагаться нейтронная звезда. И яркость этой «капли» объясняется температурой звезды, которая, по расчётам, составляет около пяти миллионов градусов.
Не пульсар и не чёрная дыра
Многие учёные ожидали, что в центре SN 1987A образуется пульсар. Но, вероятнее всего, там расположилась обычная нейтронная звезда.
Мощность излучения пульсара зависит от скорости его вращения и напряжённости его магнитного поля. Каждый из этих параметров должен иметь строго определённые значения, чтобы соответствовать нашим наблюдениям. А вот тепловая энергия, излучаемая поверхностью нейтронной звезды, полученным нами данным соответствует идеально.
Дэни Пейдж
«Нейтронная звезда ведёт себя так, как мы и ожидали», – добавил Джеймс Латтимер из Университета Стоуни Брук в Нью-Йорке. Он является одним из членов команды Пейджа. Латтимер также внимательно следил за SN 1987A. Джеймс представил прогнозы по нейтринному сигналу сверхновой, которые соответствовали последующим наблюдениям.
Существование этих нейтрино даёт основания полагать, что в остатке сверхновой образовалась не чёрная дыра. Да и, к тому же, чёрная дыра не может объяснить наблюдаемую яркость «капли». Мы рассмотрели все возможные сценарии и пришли к выводу, что наиболее вероятным объяснением тому, что мы увидели, является горячая нейтронная звезда.
Этот объект может представлять собой шар диаметром около 25 километров. Очень высокой температуры. И очень плотный – чайная ложка его материала будет весить больше, чем все здания в Нью-Йорке. Этой нейтронной звезде может быть всего 33 года. Если её существование подтвердится, то она станет самой молодой нейтронной звездой из когда-либо найденных. Её ближайший конкурент в десять раз старше: это нейтронная звезда в остатке сверхновой Кассиопея А, которой 330 лет.
Доказательством существования нейтронной звезды в центре SN 1987A может стать только её непосредственное изображение. Но для того, чтобы получить его, астрономам придётся подождать ещё несколько десятилетий. Пока пыль и газ в остатке сверхновой не станут чуть более прозрачными для их телескопов.
Источник https://public.nrao.edu/news/alma-finds-possible-sign-of-neu...
Ссылки на научные исследования:
Звёзды удивительны не только своими свойствами, но и своим разнообразием. В этом видео мы расскажем о различных типах звёзд и о том, каким образом они повлияли на формирование самых редких металлов
P.s Этот ролик идёт в контексте предыдущего, где мы описываем процесс появления звёзд.
А в этом ролике, мы рассказываем о различных типах звёзд и о некоторых процессах связанными с ними, так что для полной картины посмотрите предыдущее видео
Некоторые процессы невозможно воспроизвести в лабораториях, но создать имитацию процесса для лучшего понимания физических и других явлений учёным по силам. Хотите увидеть, как взрываются сверхновые? Побывайте в Технологическом институте Джорджии, там как раз запустили «машину» по имитации взрывов сверхновых звёзд.
Имитатор взрывных процессов в сверхновой (Georgia Tech)
Исследователи Georgia Tech создали лабораторную установку для практического изучения взрывного распространения смеси лёгких и тяжёлых газов. Похожие процессы сопровождают взрывы сверхновых. Ядерный синтез в ядрах звёзд затухает, и гравитация побеждает в сражении с выталкивающими силами синтеза. Газовая оболочка коллапсирующих звёзд сжимается и происходит взрыв сверхновой с турбулентным выбросом газов и вещества. В результате на небе появляются красивые туманности, внешний вид которых ― это следствие распространения газов различной плотности вокруг нейтронной звезды или чёрной дыры ― всего того, что осталось от звезды.
Планетарная туманность NGC 6369 в созвездии Змееносец (NASA and The Hubble Heritage Team)
Представленная лабораторная установка имитирует процесс взрыва в небольшом секторе макета звезды. Установка напоминает ломоть пиццы высотой 1,8 м и шириной до 1,2 м. В центре установки находится прозрачное окно, через которое с помощью скоростной съёмки проводится фиксация процессов. Установка заполнена газами различной плотности, близкими по составу и состоянию тем, которые заполняют оболочку звёзд. Взрыв ядра имитируют два взрывчатых вещества: основное ― это гексоген и, в качестве детонатора, пентаэритриттетранитрат.
Подрыв ВВ выталкивает низко расположенные тяжёлые газы сквозь слои менее тяжёлых газов и причудливо закручивает газовые смеси. По словам учёных, это не просто красиво, но и также полезно с точки зрения измерения скорости движения газов разной плотности.
Лабораторные эксперименты с «машиной сверхновых» могут дать астрономам данные для более точного расчёта образования таких космических объектов, как туманности. Наконец, понимание некоторых явлений может дать подсказку для создания термоядерного реактора на Земле.
Исследование было опубликовано в Astrophysical Journal Letters.