Der Himmel an einem klaren Tag ist im Allgemeinen ein eher langweiliges und eintöniges Bild: ein heißer Sonnenball und ein klarer grenzenloser Raum, manchmal mit Wolken oder gelegentlichen Wolken geschmückt.
Eine andere Sache ist der Himmel in einer wolkenlosen Nacht. Es ist normalerweise alles mit hellen Sternhaufen übersät. Gleichzeitig sollte berücksichtigt werden, dass Sie am Nachthimmel mit bloßem Auge 3 bis 4,5 Tausend Nachtleuchten sehen können. Und sie alle gehören zur Milchstraße, in der sich auch unsere befindet. Sonnensystem.
Durch moderne Ideen Sterne sind heiße Gasbälle, in deren Tiefen Kernfusion Heliumkerne aus Wasserstoffkernen unter Freisetzung enormer Energiemengen. Sie ist es, die die Leuchtkraft der Sterne liefert.
Der uns am nächsten stehende Stern ist unsere Sonne, die 150 Millionen Kilometer entfernt ist. Aber der nächste Stern Proxima Centauri befindet sich in einer Entfernung von 4,25 von uns Lichtjahr, oder 270.000 Mal weiter als die Sonne.
In diesem Indikator gibt es Sterne, die hundertmal größer als die Sonne und genauso oft kleiner sind als sie. Die Massen der Sterne schwanken jedoch in viel bescheideneren Grenzen – von einem Zwölftel der Sonnenmasse bis zu 100 ihrer Massen. Mehr als die Hälfte sichtbare Sterne sind doppelte und manchmal dreifache Systeme.
Im Allgemeinen kann die Anzahl der für uns sichtbaren Sterne im Universum durch die Zahl 125.000.000.000 mit elf zusätzlichen Nullen angegeben werden.
Um Verwechslungen mit Nullen zu vermeiden, führen Astronomen jetzt keine Aufzeichnungen mehr. einzelne Sterne, sondern von ganzen Galaxien, wenn man davon ausgeht, dass in jeder von ihnen im Durchschnitt etwa 100 Milliarden Sterne vorhanden sind.
Der amerikanische Astronom Fritz Zwicky leistete Pionierarbeit bei der gezielten Suche nach Supernovae.
Bereits 1996 schätzten Wissenschaftler, dass 50 Milliarden Galaxien von der Erde aus zu sehen sind. Wann wurde es in Auftrag gegeben Umlaufendes Teleskop Namen von Hubble, der nicht durch Interferenzen gestört wird Erdatmosphäre stieg die Zahl der sichtbaren Galaxien auf 125 Milliarden.
Dank des allsehenden Auges dieses Teleskops sind Astronomen in solche Tiefen des Universums vorgedrungen, dass sie Galaxien sahen, die nur eine Milliarde Jahre nach dem Urknall erschienen, der unser Universum hervorbrachte.
Mehrere Parameter werden verwendet, um Sterne zu charakterisieren: Leuchtkraft, Masse, Radius und chemische Zusammensetzung Atmosphäre sowie deren Temperatur. Und anhand einiger zusätzlicher Merkmale eines Sterns lässt sich auch sein Alter bestimmen.
Jeder Stern ist eine dynamische Struktur, die geboren wird, wächst und dann, wenn sie ein bestimmtes Alter erreicht hat, leise stirbt. Es kommt aber auch vor, dass es plötzlich explodiert. Dieses Ereignis führt zu großräumigen Veränderungen in der Umgebung des explodierten Sterns.
Daher breitet sich die Störung, die dieser Explosion folgte, mit gigantischer Geschwindigkeit aus und fängt sie für mehrere Zehntausend Jahre ein riesiger Raum in interstellares Medium. In dieser Region steigt die Temperatur stark auf mehrere Millionen Grad an, die Dichte der kosmischen Strahlung und die Stärke des Magnetfelds nehmen erheblich zu.
Solche Eigenschaften der vom explodierten Stern ausgestoßenen Substanz ermöglichen es ihm, neue Sterne und sogar ganze Planetensysteme zu bilden.
Aus diesem Grund werden sowohl Supernovae als auch ihre Überreste von Astrophysikern sehr genau untersucht. Schließlich können die im Laufe der Untersuchung dieses Phänomens gewonnenen Informationen das Wissen über die Entwicklung normaler Sterne, über die Prozesse, die während der Geburt von Neutronensternen ablaufen, erweitern und auch die Details jener Reaktionen klären, die zur Entstehung von führen schwere Elemente, kosmische Strahlung usw.
Früher nannten Astronomen jene Sterne, deren Helligkeit plötzlich um mehr als das 1000-fache zunahm, Novae. Sie tauchten unerwartet am Himmel auf und änderten die übliche Konfiguration der Sternbilder. Plötzlich maximal mehrere tausend Mal ansteigend, nahm ihre Helligkeit nach einiger Zeit stark ab, und nach einigen Jahren wurde ihre Helligkeit so schwach wie vor der Explosion.
Zu beachten ist die Häufigkeit von Ausbrüchen, bei denen der Stern von einem Tausendstel seiner Masse befreit wird und welche mit große Geschwindigkeit wirft ein Weltraum, gilt als eines der Hauptzeichen für die Geburt neuer Sterne. Aber gleichzeitig, so seltsam es scheinen mag, führen die Explosionen von Sternen nicht dazu wesentliche Änderungen in ihrer Struktur, nicht einmal bis zu ihrer Zerstörung.
Wie oft passieren solche Ereignisse in unserer Galaxie? Wenn wir nur die Sterne berücksichtigen, deren Helligkeit die 3. Größenordnung nicht überschritten hat, wurden nach historischen Chroniken und Beobachtungen von Astronomen über fünftausend Jahre nicht mehr als 200 helle Blitze beobachtet.
Aber als die Untersuchungen anderer Galaxien begannen, wurde es offensichtlich, dass die Helligkeit neuer Sterne, die in diesen Ecken des Weltraums erscheinen, oft gleich der Helligkeit der gesamten Galaxie ist, in der diese Sterne erscheinen.
Natürlich ist das Erscheinen von Sternen mit einer solchen Leuchtkraft ein außergewöhnliches Ereignis und absolut anders als die Geburt gewöhnliche Sterne. Daher schlugen die amerikanischen Astronomen Fritz Zwicky und Walter Baade bereits 1934 vor, die Sterne, deren maximale Helligkeit die Leuchtkraft gewöhnlicher Galaxien erreicht, als eine eigene Klasse von Supernovae und die meisten zu klassifizieren helle Sterne. Es sollte daran erinnert werden, dass Supernova-Explosionen in Der letzte Stand der Technik Unsere Galaxie ist ein äußerst seltenes Phänomen, das höchstens einmal alle 100 Jahre auftritt. Die auffälligsten Ausbrüche, die in chinesischen und japanischen Abhandlungen aufgezeichnet wurden, ereigneten sich in den Jahren 1006 und 1054.
Fünfhundert Jahre später, 1572, ein Blitz von oben neuer Stern im Sternbild Kassiopeia wurde von dem herausragenden Astronomen Tycho Brahe beobachtet. 1604 sah Johannes Kepler die Geburt einer Supernova im Sternbild Ophiuchus. Und seitdem wurden solche grandiosen Ereignisse in unserer Galaxie nicht mehr bemerkt.
Vielleicht liegt das daran, dass das Sonnensystem in unserer Galaxie eine solche Position einnimmt, dass es beobachtet werden kann Optische Instrumente Supernova-Explosionen von der Erde ist nur in der Hälfte ihres Volumens möglich. Im übrigen Teil wird dies durch interstellare Lichtabsorption behindert.
Und da diese Phänomene in anderen Galaxien mit ungefähr der gleichen Häufigkeit wie in der Milchstraße auftreten, wurden die Hauptinformationen über Supernovae zum Zeitpunkt des Ausbruchs aus Beobachtungen von ihnen in anderen Galaxien gewonnen ...
1936 begannen die Astronomen W. Baade und F. Zwicky erstmals mit der gezielten Suche nach Supernovae. Während dreijähriger Beobachtungen in verschiedenen Galaxien entdeckten Wissenschaftler 12 Supernova-Explosionen, die anschließend einer eingehenderen Untersuchung mit Photometrie und Spektroskopie unterzogen wurden.
Darüber hinaus hat es der Einsatz fortschrittlicherer astronomischer Geräte ermöglicht, die Liste der neu entdeckten Supernovae zu erweitern. Und die Einführung der automatisierten Suche hat dazu geführt, dass Wissenschaftler mehr als hundert Supernovae pro Jahr entdeckt haben. Insgesamt für eine kurze Zeit 1500 dieser Objekte wurden erfasst.
BEI letzten Jahren mit Hilfe leistungsstarke Teleskope in einer Beobachtungsnacht entdeckten Wissenschaftler mehr als 10 entfernte Supernovae!
Im Januar 1999 ereignete sich ein Ereignis, das selbst moderne Astronomen schockierte, die an viele "Tricks" des Universums gewöhnt waren: In den Tiefen des Weltraums wurde ein zehnmal hellerer Blitz aufgezeichnet als alle zuvor von Wissenschaftlern aufgezeichneten Blitze. Sie wurde von zwei Forschungssatelliten und einem Teleskop in den Bergen von New Mexico bemerkt, das mit einer automatischen Kamera ausgestattet war. Es passierte einzigartiges Phänomen im Sternbild Bootes. Wenig später, im April desselben Jahres, fanden Wissenschaftler heraus, dass die Entfernung zum Blitz neun Milliarden Lichtjahre betrug. Das ist fast drei Viertel des Radius des Universums.
Berechnungen von Astronomen zeigten, dass in wenigen Sekunden, während der der Blitz dauerte, ein Vielfaches an Energie freigesetzt wurde, als die Sonne in den fünf Milliarden Jahren ihres Bestehens erzeugte. Was hat eine so unglaubliche Explosion verursacht? Welche Prozesse führten zu dieser grandiosen Energiefreisetzung? Die Wissenschaft kann diese Fragen noch nicht konkret beantworten, obwohl davon ausgegangen wird große Menge Energie könnte bei der Verschmelzung zweier Neutronensterne entstehen.
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Ihr Auftreten ist ein eher seltenes kosmisches Phänomen. Im Durchschnitt flammen drei Supernovae pro Jahrhundert in den offenen Räumen des Universums auf, die der Beobachtung zugänglich sind. Jeder solcher Blitz ist eine gigantische kosmische Katastrophe, bei der unglaublich viel Energie freigesetzt wird. Grob geschätzt könnte diese Energiemenge durch die gleichzeitige Explosion von vielen Milliarden Wasserstoffbomben erzeugt werden.
Eine ziemlich strenge Theorie von Supernovae ist noch nicht verfügbar, aber Wissenschaftler haben eine interessante Hypothese aufgestellt. Sie schlugen auf der Grundlage der komplexesten Berechnungen vor, dass während der Alpha-Fusion von Elementen der Kern weiter schrumpft. Die Temperatur darin erreicht eine fantastische Zahl - 3 Milliarden Grad. Unter solchen Bedingungen werden verschiedene im Kern erheblich beschleunigt; dadurch wird viel energie freigesetzt. Die schnelle Kontraktion des Kerns zieht eine ebenso schnelle Kontraktion der Sternhülle nach sich.
Es wird auch sehr heiß, und die Kernreaktionen werden wiederum stark beschleunigt. So wird buchstäblich in Sekundenschnelle eine riesige Menge an Energie freigesetzt. Dies führt zu einer Explosion. Natürlich werden solche Bedingungen keineswegs immer erreicht, weshalb Supernovae eher selten aufflammen.
Das ist die Hypothese. Wie die Wissenschaftler mit ihren Vermutungen richtig liegen, wird die Zukunft zeigen. Aber die Gegenwart hat die Forscher zu absolut erstaunlichen Vermutungen geführt. Astrophysikalische Methoden haben es ermöglicht, nachzuvollziehen, wie die Leuchtkraft von Supernovae abnimmt. Und hier ist, was sich herausstellte: In den ersten Tagen nach der Explosion nimmt die Leuchtkraft sehr schnell ab, und dann verlangsamt sich diese Abnahme (innerhalb von 600 Tagen). Außerdem schwächt sich die Leuchtkraft alle 55 Tage genau um die Hälfte ab. Aus mathematischer Sicht erfolgt diese Abnahme nach dem sogenannten Exponentialgesetz. gutes Beispiel ein solches Gesetz ist das Gesetz des radioaktiven Zerfalls. Wissenschaftler haben eine kühne Vermutung aufgestellt: Die Freisetzung von Energie nach einer Supernova-Explosion ist darauf zurückzuführen radioaktiver Zerfall ein Isotop eines Elements mit einer Halbwertszeit von 55 Tagen.
Aber welches Isotop und welches Element? Diese Suche dauerte mehrere Jahre. "Kandidaten" für die Rolle solcher "Energiegeneratoren" waren Beryllium-7 und Strontium-89. Sie zerfielen in nur 55 Tagen um die Hälfte. Doch die Prüfung haben sie nicht bestanden: Berechnungen ergaben, dass die Energie, die bei ihrem Beta-Zerfall freigesetzt wird, zu gering ist. Und andere berühmte radioaktive Isotope hatte keine ähnliche Halbwertszeit.
Unter den Elementen, die es auf der Erde nicht gibt, tauchte ein neuer Anwärter auf. Er entpuppte sich als Vertreter der von Wissenschaftlern künstlich synthetisierten Transurane. Der Name des Antragstellers ist Kalifornier, sein Ordnungsnummer- achtundneunzig. Sein Isotop Californium-254 wurde bisher nur in Mengen von etwa 30 Milliardstel Gramm hergestellt. Aber selbst diese wirklich schwerelose Menge reichte völlig aus, um die Halbwertszeit des Isotops zu messen. Es stellte sich heraus, dass es 55 Tage waren.
Und daraus entstand eine merkwürdige Hypothese: Es ist die Energie des Zerfalls von Californium-254, die zwei Jahre lang für eine ungewöhnlich hohe Leuchtkraft einer Supernova sorgt. Der Zerfall von Californium erfolgt durch spontane Spaltung seiner Kerne; Bei dieser Art des Zerfalls spaltet sich der Kern sozusagen in zwei Fragmente - die Kerne der Elemente in der Mitte des Periodensystems.
Aber wie wird Californium selbst synthetisiert? Wissenschaftler geben hier eine logische Erklärung. Während der Kompression des Kerns, die der Explosion einer Supernova vorausgeht, wird die Kernreaktion der Wechselwirkung des bereits bekannten Neon-21 mit Alpha-Teilchen ungewöhnlich beschleunigt. Die Folge davon ist das Auftreten eines extrem starken Neutronenflusses innerhalb einer ziemlich kurzen Zeitspanne. Der Prozess des Neutroneneinfangs findet erneut statt, aber diesmal ist er schnell. Die Kerne haben Zeit, die nächsten Neutronen zu absorbieren, bevor sie sich dem Beta-Zerfall zuwenden. Für diesen Prozess ist die Instabilität von Transbismut-Elementen kein Hindernis mehr. Die Kette der Transformationen wird nicht brechen, und das Ende Periodensystem wird auch gefüllt. Dabei entstehen offenbar sogar solche Transurane, die in künstliche Bedingungen noch nicht bekommen.
Wissenschaftler haben berechnet, dass bei jeder Supernova-Explosion allein Californium-254 eine fantastische Menge produziert. Aus dieser Menge könnten 20 Kugeln hergestellt werden, von denen jede so viel wiegen würde wie unsere Erde. Was ist der weiteres Schicksal Supernova? Sie stirbt ziemlich schnell. Anstelle seines Blitzes bleibt nur ein kleiner, sehr schwacher Stern übrig. Es ist anders, aber es ist erstaunlich Hohe Dichte Substanzen: damit gefüllt Streichholzschachtel würde mehrere zehn Tonnen wiegen. Solche Sterne werden "" genannt. Was als nächstes mit ihnen passiert, wissen wir noch nicht.
Materie, die in den Weltraum geschleudert wird, kann kondensieren und neue Sterne bilden; sie fangen ein neues an Langstrecke Entwicklung. Wissenschaftler haben bisher nur grobe Züge des Bildes der Entstehung von Elementen, Bilder der Arbeit von Sternen - grandiose Fabriken von Atomen - gemacht. Vielleicht vermittelt dieser Vergleich allgemein das Wesentliche: Der Künstler skizziert auf der Leinwand nur die ersten Konturen des späteren Kunstwerks. Die Hauptidee ist bereits klar, aber viele, auch wesentliche Details müssen noch erraten werden.
Die endgültige Lösung des Problems der Herkunft der Elemente wird die kolossale Arbeit von Wissenschaftlern verschiedener Fachrichtungen erfordern. Es ist wahrscheinlich, dass sich vieles, was uns jetzt als zweifelsfrei erscheint, tatsächlich als grob ungefähr, wenn nicht sogar als völlig falsch herausstellen wird. Wahrscheinlich werden sich Wissenschaftler mit Mustern auseinandersetzen müssen, die uns noch unbekannt sind. Immerhin, um zu verstehen die komplexesten Prozesse, die im Universum fließt, wird zweifellos ein neuer qualitativer Sprung in der Entwicklung unserer Vorstellungen darüber erforderlich sein.
Astronomen haben offiziell eines der hochkarätigsten Ereignisse der Welt angekündigt wissenschaftliche Welt: im Jahr 2022 von der Erde bloßes Auge Wir werden ein einzigartiges Phänomen sehen können - eine der hellsten Supernova-Explosionen. Prognosen zufolge wird er mit seinem Licht die Strahlkraft der meisten Sterne unserer Galaxis überstrahlen.
Wir sprechen von einem engen Doppelsternsystem KIC 9832227 im Sternbild Cygnus, das 1800 Lichtjahre von uns entfernt ist. Die Sterne in diesem System befinden sich so nahe beieinander, dass sie eine gemeinsame Atmosphäre haben und ihre Rotationsgeschwindigkeit ständig zunimmt (jetzt beträgt die Rotationsdauer 11 Stunden).
Über eine mögliche Kollision, die in etwa fünf Jahren (plus oder minus einem Jahr) erwartet wird, sagte auf der Jahrestagung der American Astronomical Society Professor Larry Molnar (Larry Molnar) vom Calvin College in den USA. Ihm zufolge, um solches vorherzusagen Weltraumkatastrophen ziemlich schwierig - die Studie dauerte mehrere Jahre (Astronomen begannen bereits 2013, das Sternpaar zu untersuchen).
Daniel Van Noord war der Erste, der eine solche Vorhersage machte. wissenschaftlicher Mitarbeiter Molnara (damals noch Student).
„Er untersuchte, wie die Farbe eines Sterns mit seiner Helligkeit korreliert, und schlug vor, dass wir es mit einem binären Objekt zu tun haben, außerdem mit einem engen binären System – einem, in dem zwei Sterne vorhanden sind allgemeine Atmosphäre, wie zwei Erdnusskerne unter einer Schale", erklärt Molnar in einer Pressemitteilung.
2015, nach mehrjähriger Beobachtung, erzählte Molnar seinen Kollegen von der Vorhersage: Astronomen werden wahrscheinlich eine Explosion ähnlich der Geburt der Supernova V1309 im Sternbild Skorpion im Jahr 2008 erleben. Nicht alle Wissenschaftler nahmen seine Aussage ernst, aber jetzt, nach neuen Beobachtungen, berührte Larry Molnar dieses Thema erneut und präsentierte noch mehr Daten. Spektroskopische Beobachtungen und die Verarbeitung von mehr als 32.000 Bildern, die von verschiedenen Teleskopen erhalten wurden, schlossen andere Szenarien für die Entwicklung von Ereignissen aus.
Astronomen glauben, dass beide sterben werden, wenn die Sterne aufeinanderprallen, aber vorher werden sie viel Licht und Energie aussenden, eine rote Supernova bilden und die Helligkeit des Doppelsterns um das Zehntausendfache erhöhen. Die Supernova wird als Teil des Sternbildes Cygnus und des Nordkreuzes am Himmel sichtbar sein. Dies ist das erste Mal, dass Profis und sogar Amateure folgen können Doppelsterne gerade zum Zeitpunkt ihres Todes.
„Es wird sehr abrupte Änderung am Himmel und jeder kann es sehen. Sie brauchen kein Teleskop, um mir im Jahr 2023 zu sagen, ob ich Recht hatte oder nicht. Während das Ausbleiben einer Explosion mich enttäuschen wird, wird jedes alternative Ergebnis nicht weniger interessant sein“, fügt Molner hinzu.
Laut Astronomen ist die Prognose wirklich nicht auf die leichte Schulter zu nehmen: Experten haben erstmals die Möglichkeit, die letzten Lebensjahre von Sternen vor ihrer Verschmelzung zu beobachten.
Zukünftige Forschung wird dazu beitragen, viel über solche binären Systeme und deren zu lernen interne Prozesse, sowie die Folgen einer großräumigen Kollision. "Explosionen" dieser Art kommen laut Statistik etwa alle zehn Jahre vor, aber dies ist das erste Mal, dass es zu einer Kollision von Sternen kommt. Zuvor beobachteten Wissenschaftler beispielsweise eine Explosion.
Ein Vorabdruck eines möglichen zukünftigen Papiers von Molnar (PDF-Dokument) kann auf der College-Website gelesen werden.
Im Jahr 2015 entdeckten ESA-Astronomen übrigens einen einzigartigen im Tarantelnebel, dessen Umlaufbahnen einen unglaublich geringen Abstand voneinander haben. Wissenschaftler haben vorausgesagt, dass eine solche Nachbarschaft irgendwann tragisch enden wird: Himmelskörper werden entweder miteinander verschmelzen einzelner Stern gigantische Größen, oder es kommt zu einer Supernova-Explosion, die ein binäres System entstehen lässt.
Wir erinnern uns auch, dass wir früher darüber gesprochen haben, wie Supernova-Explosionen entstehen.
SUPERNOVA
SUPERNOVA, die Explosion eines Sterns, bei der fast der gesamte STERN zerstört wird. Innerhalb einer Woche kann eine Supernova alle anderen Sterne in der Galaxie überstrahlen. Die Leuchtkraft einer Supernova bei 23 Größenordnungen(1000 Millionen Mal) größer als die Leuchtkraft der Sonne, und die während der Explosion freigesetzte Energie entspricht der gesamten Energie, die der Stern während seines gesamten vorherigen Lebens abgegeben hat. Nach einigen Jahren nimmt das Volumen der Supernova so stark zu, dass sie dünn und durchscheinend wird. Seit Hunderten oder Tausenden von Jahren sind die Überreste der ausgestoßenen Materie als sichtbar Supernova-Überreste. Eine Supernova ist etwa 1000 Mal heller als ein NEUER STERN. Alle 30 Jahre hat eine Galaxie wie die unsere ungefähr eine Supernova, aber die meisten dieser Sterne sind von Staub verdeckt. Es gibt zwei Haupttypen von Supernovae, die sich durch ihre Lichtkurven und ihre Spektren unterscheiden.
Supernovae - unerwartet aufblitzende Sterne, die manchmal eine Helligkeit erreichen, die 10.000 Millionen Mal größer ist als die Helligkeit der Sonne. Dies geschieht in mehreren Stadien: Zu Beginn (A) entwickelt sich ein riesiger Stern sehr schnell bis zu dem Stadium, in dem verschiedene Kernprozesse gleichzeitig im Inneren des Sterns ablaufen. Im Zentrum kann sich Eisen bilden, was das Ende der Produktion bedeutet Kernenergie. Der Stern beginnt dann einen Gravitationskollaps (B). Dieser heizt jedoch das Zentrum des Sterns so stark auf, dass die chemischen Elemente zerfallen und neue Reaktionen mit explosiver Kraft ablaufen (C). hinausgeworfen Großer Teil Materie des Sterns in den Weltraum, während die Überreste des Sternzentrums zusammenbrechen, bis der Stern vollständig dunkel wird und möglicherweise zu einem sehr dichten Neutronenstern (D) wird. Ein solches Korn war 1054 sichtbar. im Sternbild Stier (E). Der Überrest dieses Sterns ist eine Gaswolke namens Krebsnebel (F).
Wissenschaftliches und technisches Lexikon.
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- Der Finger des Schicksals (einschließlich einer vollständigen Besprechung der unerwarteten Planeten), Hamaker-Zondag K. Das Buch der berühmten Astrologin Karen Hamaker-Zondag ist das Ergebnis von zwanzig Jahren Arbeit beim Studium der mysteriösen und oft unvorhersehbaren verborgenen Faktoren des Horoskops : die Finger des Schicksals Konfigurationen, ...
Supernovae- einer der Besten Weltraumphänomene. Kurz gesagt, eine Supernova ist eine echte Explosion eines Sterns, wenn der größte Teil seiner Masse (und manchmal alle) mit einer Geschwindigkeit von bis zu 10.000 km / s auseinander fliegt und der Rest zu einem superdichten Neutronenstern komprimiert (kollabiert) oder wird hinein schwarzes Loch. Supernovas spielen wichtige Rolle in der Evolution der Sterne. Sie sind das letzte Leben von Sternen mit einer Masse von mehr als 8-10 Sonnenmassen, die Neutronensterne und Schwarze Löcher hervorbringen und das interstellare Medium mit Schwerlast bereichern chemische Elemente. Alle Elemente, die schwerer als Eisen sind, wurden durch die Wechselwirkung der Kerne leichterer Elemente und gebildet Elementarteilchen bei Explosionen massive Sterne. Ist hier nicht der Schlüssel zur ewigen Anziehungskraft der Menschheit zu den Sternen? Tatsächlich gibt es in der kleinsten Zelle lebender Materie Eisenatome, die während des Todes eines massereichen Sterns synthetisiert werden. Und in diesem Sinne ähneln die Menschen dem Schneemann aus Andersens Märchen: Er erlebte seltsame Liebe an den heißen Herd, denn der Schürhaken diente ihm als Gestell ...
Das haben Wissenschaftler in Elliptische Galaxien(d. h. Galaxien ohne Spiralstruktur, mit einer sehr geringen Sternentstehungsrate, die hauptsächlich aus massearmen roten Sternen bestehen), flackern nur Supernovae vom Typ 1 auf. In Spiralgalaxien, zu denen unsere Galaxie gehört - die Milchstrasse, treten beide Arten von Supernovae auf. Gleichzeitig konzentrieren sich Vertreter des 2. Typs auf die Spiralarme, wo aktiver Prozess Sternentstehung und viele junge massereiche Sterne. Diese Merkmale deuten darauf hin unterschiedlicher Natur zwei Arten von Supernovae.
Jetzt ist zuverlässig festgestellt, dass die Explosion einer Supernova eine riesige Menge an Energie freisetzt - etwa 10 46 J! Die Hauptenergie der Explosion wird nicht von Photonen weggetragen, sondern von Neutrinos - schnellen Teilchen mit sehr wenig oder gar keinem Null Masse sich ausruhen. Neutrinos wechselwirken extrem schwach mit Materie, und für sie ist das Innere eines Sterns völlig durchsichtig.
Eine vollständige Theorie einer Supernova-Explosion mit Bildung eines kompakten Überrests und Auswurf der Außenhülle ist aufgrund der extremen Komplexität der Berücksichtigung bisher noch nicht erstellt worden physikalische Prozesse. Alle Beweise deuten jedoch darauf hin, dass Supernovae vom Typ 2 als Folge des Zusammenbruchs der Kerne massereicher Sterne aufflammen. Auf der unterschiedliche Phasen das Leben eines Sterns im Kern stattfand thermonukleare Reaktionen, in dem zuerst Wasserstoff in Helium umgewandelt wurde, dann Helium in Kohlenstoff und so weiter bis zur Bildung der "Eisenspitzen" -Elemente - Eisen, Kobalt und Nickel. Die Atomkerne dieser Elemente haben die maximale Bindungsenergie pro Teilchen. Es ist klar, dass die Zugabe von neuen Partikeln zu Atomkern Beispielsweise erfordert Eisen erhebliche Energiekosten, und daher „stoppt“ die thermonukleare Verbrennung an den Elementen der Eisenspitze.
Was führt dazu, dass die zentralen Teile des Sterns an Stabilität verlieren und zusammenbrechen, sobald der Eisenkern massiv genug wird (etwa 1,5 Sonnenmassen)? Derzeit sind zwei Hauptfaktoren bekannt, die zu Stabilitätsverlust und Kollaps führen. Zum einen ist dies der „Zerfall“ von Eisenkernen in 13 Alpha-Teilchen (Heliumkerne) unter Aufnahme von Photonen – die sogenannte Photodissoziation von Eisen. Zweitens ist die Neutronisierung von Materie das Einfangen von Elektronen durch Protonen unter Bildung von Neutronen. Beide Prozesse sind möglich, wenn hohe Dichten(über 1 t/cm 3 ), die sich am Ende der Evolution im Zentrum des Sterns etablieren, und beide reduzieren effektiv die "Elastizität" der Substanz, die eigentlich der Druckwirkung der Gravitationskräfte widersteht. Dadurch verliert der Kern seine Stabilität und schrumpft. In diesem Fall wird während der Neutronisierung eines Stoffes große Menge Neutrinos tragen die im kollabierenden Kern gespeicherte Hauptenergie weg.
Im Gegensatz zum katastrophalen Kollaps des Kerns, der theoretisch hinreichend entwickelt wurde, ist der Auswurf der Sternhülle (die Explosion selbst) nicht so einfach zu erklären. Wahrscheinlich, essentielle Rolle Neutrinos spielen in diesem Prozess eine RolleComputerberechnungen zufolge ist die Dichte in der Nähe des Kerns so hoch, dass selbst Neutrinos, die schwach mit Materie wechselwirken, für einige Zeit von den äußeren Schichten des Sterns "eingeschlossen" werden. Aber Gravitationskräfte ziehen die Schale zum Kern hin, und es entsteht eine ähnliche Situation wie beim Versuch, eine dichtere Flüssigkeit, wie Wasser, über eine weniger dichte Flüssigkeit, wie Kerosin oder Öl, zu gießen. (Aus Erfahrung ist bekannt, dass eine leichte Flüssigkeit dazu neigt, unter einer schweren "herauszuschwimmen" - hier manifestiert sich die sogenannte Rayleigh-Taylor-Instabilität.) Dieser Mechanismus verursacht riesige Konvektionsbewegungen, und wenn am Ende der Impuls von das Neutrino wird übertragen Außenhülle, wird es in den umgebenden Raum abgegeben.
Vielleicht sind es die Konvektionsbewegungen der Neutrinos, die zu der Verletzung führen sphärische Symmetrie Supernova-Explosion. Mit anderen Worten, es erscheint eine Richtung, in der die Substanz überwiegend ausgestoßen wird, und dann erhält der resultierende Rückstand einen Rückstoßimpuls und beginnt sich durch Trägheit mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1000 km/s im Weltraum zu bewegen. Solche hohen räumlichen Geschwindigkeiten wurden bei jungen Menschen festgestellt Neutronensterne- Funkpulsare.
Das beschriebene schematische Bild einer Supernova-Explosion vom Typ 2 ermöglicht es, die wichtigsten Beobachtungsmerkmale dieses Phänomens zu verstehen. Und die auf diesem Modell basierenden theoretischen Vorhersagen (insbesondere bezüglich der Gesamtenergie und des Spektrums eines Neutrino-Ausbruchs) erwiesen sich als richtig voll einverstanden mit einem am 23. Februar 1987 registrierten Neutrinopuls, der von einer Supernova in der Großen Magellanschen Wolke stammte.
Nun ein paar Worte zu Supernovae vom Typ 1. Das Fehlen von Wasserstoffemissionen in ihren Spektren weist darauf hin, dass die Explosion in Sternen ohne Wasserstoffhülle auftritt. Wie jetzt angenommen wird, könnte dies die Explosion eines Weißen Zwergs oder das Ergebnis des Kollapses eines Sterns sein. Wolf-Rayet-Typ(Tatsächlich sind dies die Kerne massereicher Sterne, die reich an Helium, Kohlenstoff und Sauerstoff sind).
Wie kann es explodieren weißer Zwerg? Tatsächlich finden in diesem sehr dichten Stern keine Kernreaktionen statt, und den Schwerkraftkräften wirkt der Druck eines dichten Gases entgegen, das aus Elektronen und Ionen besteht (dem sogenannten entarteten Elektronengas). Der Grund hier ist der gleiche wie beim Zusammenbruch der Kerne massereicher Sterne - eine Abnahme der Elastizität der Materie des Sterns mit zunehmender Dichte. Dies ist wiederum auf das „Einpressen“ von Elektronen in Protonen zur Bildung von Neutronen sowie auf einige relativistische Effekte zurückzuführen.
Warum nimmt die Dichte eines Weißen Zwergs zu? Dies ist nicht möglich, wenn es sich um einen Single handelt. Aber wenn ein Weißer Zwerg Teil eines ziemlich engen Binärsystems ist, dann unter der Wirkung von Gravitationskräfte Gas von einem Nachbarstern kann zu einem Weißen Zwerg strömen (wie bei einem neuen Stern). Gleichzeitig nehmen seine Masse und Dichte allmählich zu, was schließlich zu einem Zusammenbruch und einer Explosion führen wird.
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Andere mögliche Variante Exotischer, aber nicht weniger real, ist die Kollision zweier Weißer Zwerge. Wie kann das sein, denn die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Weiße Zwerge im Weltraum kollidieren, ist vernachlässigbar, da die Anzahl der Sterne pro Volumeneinheit vernachlässigbar ist – höchstens ein paar Sterne in 100 pc3. Und hier (zum x-ten Mal!) "schuldig" Doppelsterne, aber jetzt bestehend aus zwei Weißen Zwergen.
Wie folgt aus Allgemeine Theorie Einsteins Relativitätstheorie, müssen zwei beliebige Massen, die sich umkreisen, früher oder später kollidieren aufgrund des ständigen, wenn auch sehr unbedeutenden Energieeintrags aus einem solchen System durch Gravitationswellen - Gravitationswellen. Zum Beispiel wären die Erde und die Sonne, wenn letztere unendlich lange gelebt hätte, infolge dieses Effekts kollidiert, allerdings nach einer kolossalen Zeit, die viele Größenordnungen länger ist als das Alter des Universums. Es wurde berechnet, dass im Fall von nahen Doppelsternsystemen mit Sternmassen nahe der Sonnenmasse (2 10 30 kg) ihre Verschmelzung innerhalb einer Zeit erfolgen sollte, die kürzer ist als das Alter des Universums, ungefähr 10 Milliarden Jahre. Schätzungen zufolge treten solche Ereignisse in einer typischen Galaxie einmal alle hundert Jahre auf. Die gigantische Energie, die bei diesem katastrophalen Prozess freigesetzt wird, reicht völlig aus, um das Supernova-Phänomen zu erklären.
Übrigens macht die ungefähre Gleichheit der Massen von Weißen Zwergen ihre Verschmelzungen „ähnlich“, was bedeutet, dass Supernovae vom Typ 1 in Bezug auf ihre Eigenschaften gleich aussehen sollten, unabhängig davon, wann und in welcher Galaxie der Ausbruch stattfand. Daher spiegelt die scheinbare Helligkeit von Supernovae die Entfernungen zu den Galaxien wider, in denen sie beobachtet werden. Diese Eigenschaft von Typ-1-Supernovae wird derzeit von Wissenschaftlern genutzt, um sie zu erhalten unabhängige Bewertung der wichtigste kosmologische Parameter - die Hubble-Konstante, die als quantitatives Maß für die Expansionsrate des Universums dient. Wir haben nur über das meiste gesprochen starke Explosionen Sterne, die aus dem Universum stammen und im optischen Bereich beobachtet werden. Da bei Supernovae die Hauptenergie der Explosion von Neutrinos und nicht von Licht weggetragen wird, hat die Erforschung des Himmels mit den Methoden der Neutrinoastronomie sehr interessante Perspektiven. Es wird es in Zukunft ermöglichen, in das eigentliche „Inferno“ einer Supernova zu „blicken“, das von riesigen Dicken lichtundurchlässiger Materie verdeckt wird. Sogar mehr erstaunliche Entdeckungen verspricht die Gravitationswellenastronomie, die uns in naher Zukunft von den grandiosen Phänomenen der Verschmelzung von doppelten Weißen Zwergen, Neutronensternen und Schwarzen Löchern erzählen wird.
