Παρατηρήθηκε μια νέα κατηγορία σουπερνόβα που δεν μπορεί να εξηγηθεί από τις τρέχουσες θεωρίες
Όταν άστρα που έχουν μεγαλύτερη μάζα από τον ήλιο φτάνουν στο τέλος της ζωής τους, εκρήγνυνται δημιουργώντας το φαινόμενο που ονομάζεται σουπερνόβα (ή υπερκαινοφανής αστέρας).
Ένα άστρο που έχει ολοκληρώσει τον κύκλο της ζωής του - στο εσωτερικό του έχουν σχηματιστεί και τα στοιχεία της ομάδας του σιδήρου - δεν μπορεί πλέον να παράγει ενέργεια διαμέσου πυρηνικών αντιδράσεων σύντηξης.
Έτσι παύει η ισορροπία μεταξύ βαρυτικής έλξης και πίεσης ακτινοβολίας με αποτέλεσμα ο πυρήνας του άστρου να συστέλλεται. Τότε τα στοιχεία της ομάδας του σιδήρου διασπώνται σε πυρήνες ηλίου, πρωτόνια και νετρόνια γεγονός που μειώνει την ενέργεια του άστρου.
Καθώς ο πυρήνας του άστρου καταρρέει, ο αστρικός πυρήνας περιέχει πλάσμα μεγάλης πυκνότητας, δηλαδή ένα μίγμα ηλεκτρονίων και ιόντων, όπως και ελεύθερα πρωτόνια. Κατά τη διάρκεια της κατάρρευσης του πυρήνα, πρωτόνια και ηλεκτρόνια σχηματίζουν νετρόνια και απελευθερώνονται νετρίνα που διαφεύγουν. Καθώς η πυκνότητα των νετρονίων αυξάνει με ταχύ ρυθμό, αρχίζουν να δημιουργούν μια ισχυρή πίεση εκφυλισμού. Αυτή η πίεση αντιστέκεται σθεναρά στη συρρίκνωση του αστρικού πυρήνα και, εκτός του ότι σταματάει την κατάρρευση, προκαλεί την αναπήδηση του πυρήνα, όπως περίπου αναπηδά μια μπάλα όταν πέσει σε σκληρή επιφάνεια. Η όλη διαδικασία διαρκεί μόλις λίγα δευτερόλεπτα και ο πυρήνας αρχίζει πλέον να κινείται ταχύτατα προς τα έξω. Εν τω μεταξύ, το περίβλημα δεν έχει χρόνο να αντιδράσει σ’ αυτή τη ραγδαία εξέλιξη και υπόκειται σε πολύ ισχυρή ώθηση προς τα έξω από τον κινούμενο πυρήνα. Έτσι απελευθερώνεται ένα ωστικό κύμα που αποδιοργανώνει σε μεγάλο βαθμό το περίβλημα του άστρου, ωθώντας το ταχύτατα προς τα έξω. Αυτό είναι το στάδιο κατά το οποίο λέμε ότι το άστρο εκρήγνυται, όταν γίνεται υπερκαινοφανής.
Λίγο πριν τα θεαματικά επακόλουθα της έκρηξης, εμφανίζεται το πρόδρομο φαινόμενο των νετρίνων (που αναφέραμε πριν) τα οποία εγκαταλείπουν το άστρο με την ταχύτητα του φωτός. Διέρχονται ουσιαστικά άθικτα διαμέσου ολόκληρου του άστρου, διότι αλληλεπιδρούν πολύ ασθενώς με οποιαδήποτε μορφή ύλης. Το ωστικό κύμα για λίγα δέκατα του δευτερολέπτου πριν τον διασκορπισμό του άστρου, θερμαίνει τα εξωτερικά μέρη του περιβλήματος.
Το άστρο είχε αποκτήσει μια «δομή κρεμμυδιού», αποτελούμενο από στρώματα όλο και πιο ελαφρότερων πυρήνων, ξεκινώντας από τον αστρικό πυρήνα μέχρι τα εξωτερικά του όρια. Τα στρώματα αυτά θερμαίνονται από το ωστικό κύμα σε τέτοιες θερμοκρασίες, ώστε οι πυρήνες τους υπόκεινται σε διαδικασία σύντηξης. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται εκρηκτική πυρηνοσύνθεση, διότι συμβαίνει υπό μορφή έκρηξής για μικρή χρονική περίοδο. Για μια σύντομη περίοδο δόξας πριν τον θάνατό του, το άστρο παράγει τόση πολλή ενέργεια, ώστε λάμπει περισσότερο από ολόκληρο το γαλαξία στον οποίο ανήκει. Όταν εκραγεί ο υπερκαινοφανής, εκτινάσσει στον περιβάλλοντα χώρο τους τα βαρύτερα στοιχεία του περιοδικού μας συστήματος που δημιουργούνται κατά την διάρκεια της εκρηκτικής πυρηνοσύνθεσης....
Αυτή είναι μια χονδρική περιγραφή των διαδικασιών που παράγουν ένα σουπερνόβα.
Σε μια νέα εργασία που δημοσιεύθηκε, οι ερευνητές περιγράφουν τέσσερις περιπτώσεις σουπερνόβα που εμφανίζουν ορισμένα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά. Πρώτον είναι πολύ πιο φωτεινά – μέχρι και 10 φορές περισσότερο – από τα σουπερνόβα τύπου Ια που καταγράφονται συνήθως, και η λάμψη τους διαρκεί περισσότερο χρόνο. Ένα άλλο ιδιαίτερο χαρακτηριστικό είναι ότι εκπέμπουν κυρίως υπεριώδες φως παρά ορατό.
Οι ερευνητές προσπαθούν να εξηγήσουν τα χαρακτηριστικά αυτών των σουπερνόβα προτείνοντας διάφορες θεωρίες που θα συζητούνται για καιρό. Προφανώς υπάρχουν ακόμη πολλά να μάθουμε για τους υπερκαινοφανείς αστέρες...
nature.com - physicsworld.com - newscientist.com
 |
| Υπολείμματα του υπερκαινοφανούς N 63A |
Ένα άστρο που έχει ολοκληρώσει τον κύκλο της ζωής του - στο εσωτερικό του έχουν σχηματιστεί και τα στοιχεία της ομάδας του σιδήρου - δεν μπορεί πλέον να παράγει ενέργεια διαμέσου πυρηνικών αντιδράσεων σύντηξης.
Έτσι παύει η ισορροπία μεταξύ βαρυτικής έλξης και πίεσης ακτινοβολίας με αποτέλεσμα ο πυρήνας του άστρου να συστέλλεται. Τότε τα στοιχεία της ομάδας του σιδήρου διασπώνται σε πυρήνες ηλίου, πρωτόνια και νετρόνια γεγονός που μειώνει την ενέργεια του άστρου.
Καθώς ο πυρήνας του άστρου καταρρέει, ο αστρικός πυρήνας περιέχει πλάσμα μεγάλης πυκνότητας, δηλαδή ένα μίγμα ηλεκτρονίων και ιόντων, όπως και ελεύθερα πρωτόνια. Κατά τη διάρκεια της κατάρρευσης του πυρήνα, πρωτόνια και ηλεκτρόνια σχηματίζουν νετρόνια και απελευθερώνονται νετρίνα που διαφεύγουν. Καθώς η πυκνότητα των νετρονίων αυξάνει με ταχύ ρυθμό, αρχίζουν να δημιουργούν μια ισχυρή πίεση εκφυλισμού. Αυτή η πίεση αντιστέκεται σθεναρά στη συρρίκνωση του αστρικού πυρήνα και, εκτός του ότι σταματάει την κατάρρευση, προκαλεί την αναπήδηση του πυρήνα, όπως περίπου αναπηδά μια μπάλα όταν πέσει σε σκληρή επιφάνεια. Η όλη διαδικασία διαρκεί μόλις λίγα δευτερόλεπτα και ο πυρήνας αρχίζει πλέον να κινείται ταχύτατα προς τα έξω. Εν τω μεταξύ, το περίβλημα δεν έχει χρόνο να αντιδράσει σ’ αυτή τη ραγδαία εξέλιξη και υπόκειται σε πολύ ισχυρή ώθηση προς τα έξω από τον κινούμενο πυρήνα. Έτσι απελευθερώνεται ένα ωστικό κύμα που αποδιοργανώνει σε μεγάλο βαθμό το περίβλημα του άστρου, ωθώντας το ταχύτατα προς τα έξω. Αυτό είναι το στάδιο κατά το οποίο λέμε ότι το άστρο εκρήγνυται, όταν γίνεται υπερκαινοφανής.
Λίγο πριν τα θεαματικά επακόλουθα της έκρηξης, εμφανίζεται το πρόδρομο φαινόμενο των νετρίνων (που αναφέραμε πριν) τα οποία εγκαταλείπουν το άστρο με την ταχύτητα του φωτός. Διέρχονται ουσιαστικά άθικτα διαμέσου ολόκληρου του άστρου, διότι αλληλεπιδρούν πολύ ασθενώς με οποιαδήποτε μορφή ύλης. Το ωστικό κύμα για λίγα δέκατα του δευτερολέπτου πριν τον διασκορπισμό του άστρου, θερμαίνει τα εξωτερικά μέρη του περιβλήματος.
Το άστρο είχε αποκτήσει μια «δομή κρεμμυδιού», αποτελούμενο από στρώματα όλο και πιο ελαφρότερων πυρήνων, ξεκινώντας από τον αστρικό πυρήνα μέχρι τα εξωτερικά του όρια. Τα στρώματα αυτά θερμαίνονται από το ωστικό κύμα σε τέτοιες θερμοκρασίες, ώστε οι πυρήνες τους υπόκεινται σε διαδικασία σύντηξης. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται εκρηκτική πυρηνοσύνθεση, διότι συμβαίνει υπό μορφή έκρηξής για μικρή χρονική περίοδο. Για μια σύντομη περίοδο δόξας πριν τον θάνατό του, το άστρο παράγει τόση πολλή ενέργεια, ώστε λάμπει περισσότερο από ολόκληρο το γαλαξία στον οποίο ανήκει. Όταν εκραγεί ο υπερκαινοφανής, εκτινάσσει στον περιβάλλοντα χώρο τους τα βαρύτερα στοιχεία του περιοδικού μας συστήματος που δημιουργούνται κατά την διάρκεια της εκρηκτικής πυρηνοσύνθεσης....
Αυτή είναι μια χονδρική περιγραφή των διαδικασιών που παράγουν ένα σουπερνόβα.
 |
| Εικόνες πριν και μετά την εμφάνιση των τεσσάρων υπερφωτεινών σουπερνόβα |
Οι ερευνητές προσπαθούν να εξηγήσουν τα χαρακτηριστικά αυτών των σουπερνόβα προτείνοντας διάφορες θεωρίες που θα συζητούνται για καιρό. Προφανώς υπάρχουν ακόμη πολλά να μάθουμε για τους υπερκαινοφανείς αστέρες...
nature.com - physicsworld.com - newscientist.com
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου