Mengapa materi tetap runtuh di inti, setelah ledakan supernova?

9

Setelah ledakan supernova, sebuah bintang dapat berubah menjadi bintang katai putih, bintang neutron, lubang hitam, atau hanya sisa debu & gas bintang.

Tidak termasuk kasus yang terakhir, mengapa dan bagaimana materi inti bintang tetap runtuh, setelah peristiwa di mana materi meledak dan tersebar di ruang angkasa?

supernova explosion

— Riccardo
sumber

1

Itu sebaliknya. Runtuhnya datang terlebih dahulu dari ledakan sesudahnya. Pada dasarnya inti reruntuhan runtuh dan bagian luar jatuh untuk mengisi kekosongan, menjadi sangat panas (sebagian karena energi yang dipancarkan oleh inti yang runtuh dan sebagian dari jatuhnya sendiri) dan melebur secara eksplosif.

— Steve Linton

Steve, ini pertanyaannya. Setelah ledakan, sebuah bintang neutron atau keseluruhan hitam dapat tertinggal di tempatnya. Mengapa materi itu tersisa setelah ledakan tetap runtuh di benda yang sangat padat? mungkin ledakan nova mengusir hanya sebagian bintang yang runtuh?

— Riccardo

1

@uhoh maksudku debu & gas

— Riccardo

7

@riccardo persis begitu. Ledakan terjadi di sekitar inti yang runtuh dari bintang, meniup lapisan luar ke luar, tetapi meninggalkan inti, dalam beberapa kasus utuh

— Steve Linton

1

WRT lubang hitam, karena - jelas! - gravitasinya sedemikian rupa sehingga kecepatan lepas melebihi kecepatan cahaya. Jadi tidak ada yang bisa lolos. Kasing untuk bintang neutron hanya sedikit kurang ekstrim.

— jamesqf

19

Untuk "meledakkan sesuatu", Anda perlu melepaskan lebih banyak energi daripada energi yang mengikat dan memiliki cara untuk menjebak energi itu sehingga tidak dapat melarikan diri dengan cara lain.

Di pusat supernova runtuh inti adalah radius 10 km, bola (hampir) neutron. Energi pengikat gravitasinya adalah J. $1.4 M_{\odot}$ $\sim GM^2/R = 5\times 10^{46}$

Ini hampir persis berapa banyak energi yang dilepaskan oleh runtuhnya inti dari ukuran yang jauh lebih besar (yaitu energi supernova adalah gravitasi untuk memulai) dan karena sebagian energi itu masuk ke dalam pemisahan inti besi dan membuat neutron (keduanya endotermik proses) dan sebagian besar sisanya melarikan diri dalam bentuk neutrino, maka tidak ada energi yang cukup untuk melepaskan ikatan inti. Hanya sebagian kecil (1%) dari energi ini ditransfer ke amplop dari bintang asli, yang karena memiliki radius yang jauh lebih besar (setidaknya 5 kali lipat), adalah cukup untuk mengatasi energi mengikat gravitasi dan ledakan itu ke luar angkasa.

Kasus supernova tipe Ia (kurcaci putih yang meledak) sangat berbeda. Di sini sumber energi bukanlah keruntuhan gravitasi, tetapi dari peledakan termonuklir semua karbon dan oksigen yang membentuk katai putih, untuk membentuk elemen puncak besi. Proses eksotermik ini dengan cepat melepaskan energi yang cukup untuk melepaskan ikatan bintang asli (misalnya lihat di sini ) dan itu benar-benar hancur.

— Rob Jeffries
sumber

1

Sangat berguna! Terima kasih!

— Riccardo

"Ini hampir persis berapa banyak energi yang dilepaskan oleh runtuhnya inti dari ukuran yang jauh lebih besar (yaitu energi supernova adalah gravitasi pada awalnya) dan karena beberapa energi itu masuk ke dalam memisahkan inti besi dan membuat neutron (keduanya proses endotermik) dan sebagian besar lainnya lolos dalam bentuk neutrino, maka tidak mungkin ada energi yang cukup untuk melepaskan ikatan inti. " Jadi energi yang dikeluarkan dengan menggabungkan hampir seluruh amplop menjadi nikel-56 dalam beberapa detik tidak masuk hitungan?

— Sean

@Sean Bukan itu yang terjadi pada supernova runtuh inti dan amplop yang terlontar didominasi hidrogen dan helium. Inti sudah dalam bentuk elemen puncak besi ketika runtuh. Setiap fusi (terbatas) di luar inti tidak berpengaruh pada inti karena sepenuhnya dipisahkan dari amplop selama keruntuhan. Setiap fusi dalam amplop juga tidak signifikan secara energik dibandingkan dengan energi (entah bagaimana) yang disimpan oleh fluks neutrino yang luas.

— Rob Jeffries

7

Apa yang hilang dari penjelasan di atas adalah apa yang sebenarnya terjadi yang menyebabkan segala jenis ledakan.

Saya akan mencuri dari xkcd untuk membantu dengan ini:

https://what-if.xkcd.com/73/

Dan inilah artikel dari Max Planck Institute yang berbicara secara mendalam tentang sifat aspek neutrino:

https://www.mpg.de/11368641/neutrinos-supernovae

Pada akhirnya, ketika bintang berada di saat-saat sekarat, ia mulai memancarkan neutrino. Banyak neutrino ... dengan banyak energi. Sekarang, saya yakin Anda berpikir "apa yang akan dilakukan ... mereka tidak banyak menimbang apa pun". Tapi ini benar-benar seperti dikuburkan di stadion sepak bola dengan semut ... ada banyak neutrino yang mengemas begitu banyak energi sehingga mereka benar-benar menyebabkan materi luar bintang meledak ke luar dengan energi yang cukup besar untuk membawanya menjauh dari gravitasi. baik dari masalah yang tersisa.

Ah ... tapi bagaimana masalahnya? Karena dekat dengan pusat, sumur gravitasi paling dalam, dan juga dekat dengan pusat, partikel apa pun (nukleus / neutron) dibombardir hampir sama ke segala arah oleh neutrino ... sehingga momentum total secara efektif dibatalkan ke nol. Beberapa masalah dipindahkan sedikit ... tetapi jatuh kembali ke gravitasi yang sangat dalam.

Saya yakin itu akan menjadi pemandangan untuk dilihat ... untuk sesaat sebelum Anda diuapkan oleh neutrino (dan semua energi lainnya) setidaknya.

— Reginald Blue
sumber

Seberapa dekat dengan ledakan semacam itu bisa manusia dalam sesuatu seperti ISS menjadi dan bertahan? Bagaimana dengan satelit yang dikendalikan dari jarak jauh atau kendaraan lain tanpa onboard manusia?

— db

1

@db: Sekitar 50-100 tahun cahaya: earthsky.org/astronomy-essentials/supernove-distance Itu untuk Bumi, dengan atmosfer & C untuk menawarkan sedikit perlindungan.

— jamesqf

1

"Total momentum dibatalkan ke nol". Ini bukan bagaimana tekanan bekerja. Tekanan yang disebabkan oleh neutrino tertinggi di pusat.

— Rob Jeffries

1

@IlmariKaronen Gradien tekanan juga jauh lebih tinggi di dalam inti sisa supernova daripada di tempat lain di bintang.

— Rob Jeffries

1

@IlmariKaronen Tapi tentu saja persis nol, tepatnya di tengah, menurut definisi.

— Rob Jeffries

2

Menemukan jawabannya di situs NASA

Keruntuhan terjadi begitu cepat sehingga menciptakan gelombang kejut yang luar biasa yang menyebabkan bagian luar bintang meledak!

Ini berarti inti selamat dari ledakan

— Riccardo
sumber

4

Bukankah ini memunculkan pertanyaan? (dalam pengertian asli istilah). "Materi tetap runtuh di inti karena ... gelombang kejut menyebabkan bagian luar meledak" tidak benar-benar menjelaskan apa pun. Bagian penting dari jawaban ini hilang di bit "entah bagaimana" di akhir. Mungkinkah untuk menjelaskan apa itu "entah bagaimana" itu?

— SusanW

0

Setelah ledakan supernova, peristiwa itu mungkin meninggalkan benda padat sebagai bintang neutron atau lubang hitam. Objek tersebut masih dapat menghasilkan material seperti dari aksentuasi mundur atau bintang pendampingnya. Jika objeknya adalah bintang neutron, itu mungkin akan runtuh lebih lanjut menjadi lubang hitam.

— Kornpob Bhirombhakdi
sumber

Itu pertanyaannya ! Bagaimana inti dapat bertahan dari ledakan yang akan menyebarkan materi selama 11 tahun cahaya? Itu ukuran Nebula Kepiting ....

— Riccardo

1

Saya pikir inti dari pertanyaan awal adalah bagaimana ini terjadi, bukan itu yang terjadi.

— Carl Witthoft

1

@ Riccardo di ruang angkasa, setelah Anda menyebarkan materi ke titik di mana gravitasinya sendiri tidak akan menariknya kembali, itu akan terus berjalan. Jika Anda menunggu cukup lama, itu akan menyebar lebih dari 11, 1100 atau 11000 tahun cahaya.

— Steve Linton

1

Benar! Saya tertipu berpikir masalah ini akan berhenti mengembang seperti yang terjadi di bumi :-)

— Riccardo

@ Riccardo: Gravitasi. Bintang neutron memiliki banyak hal.

— Sean

0

Perhatikan bahwa bintang masif dalam rentang massa matahari 50-150 dapat meledak dalam supernova tanpa meninggalkan inti apa pun, karena hal yang disebut "ketidakstabilan pasangan".

— Khannea Suntzu
sumber

-1

Dalam sebuah bintang, ada dua gaya yang berlawanan yang biasanya saling menyeimbangkan. Gravitas adalah gaya yang menyebabkan keruntuhan, sementara tekanan radiasi dari reaksi fusi di dalam menolak kecenderungan untuk runtuh. Bintang-bintang kecil seperti matahari, ketika mereka telah menggunakan sebagian besar bahan bakar hidrogen mereka, akan mulai "membakar" helium dan menjadi raksasa merah. Ketika helium habis, mereka akan membusungkan lapisan luarnya dalam nova dan runtuh untuk membentuk katai putih seukuran Bumi. Katai putih ini luar biasa padat dan berat, karena sebagian besar massa bintang asli telah dikompresi menjadi volume yang relatif kecil. Keruntuhan lebih lanjut ditentang oleh gaya yang disebut tekanan degenerasi elektron.

Bintang-bintang yang jauh lebih besar daripada matahari akan bergerak pada elemen fusi di luar helium, membangun lapisan elemen yang lebih berat secara berturut-turut hingga mencapai besi. Penggabungan unsur-unsur di luar besi membutuhkan input energi daripada menghasilkan apa pun, dan api nuklir padam, sehingga kehilangan dukungan dari tekanan radiasi lapisan luar bintang runtuh, menghasilkan ledakan supernova. Tekanan degenerasi elektron tidak cukup untuk mencegah keruntuhan yang lebih drastis daripada yang terjadi pada bintang yang jauh lebih kecil. Menurut massa bintang yang runtuh, ini akan menghasilkan pembentukan bintang neutron, yang seperti inti atom raksasa dengan kepadatan luar biasa sekitar 6 mil, tetapi mengandung massa yang setara dengan beberapa matahari kita, atau akan runtuh lebih jauh untuk membentuk singularitas lubang hitam di mana materi memasuki keadaan yang tidak sepenuhnya dipahami oleh ilmu pengetahuan. Matahari kita, omong-omong, berdiameter 860.000 mil ..

— Michael Walsby
sumber

4

Ini sama sekali tidak menjawab pertanyaan.

— Rob Jeffries

1

Materi tetap runtuh karena medan gravitasi yang sangat besar yang dimiliki oleh sisa supernova ini. Saya pikir itu sudah jelas.

— Michael Walsby