2013 szeptember: Kozmikus katasztrófák (2. rész) | MCSE

2013 szeptember: Kozmikus katasztrófák (2. rész)

A cikk első részében áttekintettük az I-es típus legfontosabb képviselőjét, az Ia típusú robbanást. Ezek a szupernóvák fehér törpékből keletkeznek, melyekben a termonukleáris égés szabályozatlanul zajlik. Az I-es típusú robbanás a legfőbb jellemzője, hogy a színképben nem találhatók meg a hidrogén vonalai. Ugyanakkor az Ia típusú robbanásnál nagyon erősen jelen vannak a szilícium vonalai, mely az Ib/c típusra viszont egyáltalán nem jellemzők. Ez a két típus viszont kis mértékben, de különbözik egymástól. Az Ib típusban megjelennek a hélium vonalai, míg az Ic típusban nagyon gyengén, vagy egyáltalán nem. Ebben a cikkben ezt a két altípust, illetve a II-es típusra és ennek az altípusra jellemző megfigyeléseket vesszük sorra.

De mindezek előtt ejtsünk pár szót a szupernóvatípusok előfordulásáról. Az Ia típusú szupernóva bármilyen galaxisban előfordulhat, legyen az elliptikus, spirál vagy irreguláris galaxis. Ám ez a típus nem fordul elő a galaxisok spirálkarjaiban. II-es típusú szupernóva viszont elliptikus galaxisban sosem fordul elő, legtöbbjük a spirálgalaxisok spirálkarjaiban robban. Ebből arra következtethetünk, hogy ezek fiatal csillagok, hiszen a galaxisok spirálkarjaiban erőteljes csillagkeletkezés zajlik, ezért ezek nagy tömegű csillagokból keletkeznek. Az Ib és Ic típusú robbanások is spirálkarokban figyelhetők meg, hasonlóan a II-es típushoz. Vagyis ezen szupernóvák is nagy tömegű csillagokból keletkeznek. Ezek a szupernóvák 8-20-szoros naptömegű kezdeti tömegű csillagokból alakulnak ki, minden esetben egy vasmagból.

Egy II-es típusú szupernóva-robbanás, ami 2005-ben villant fel az M51-ben. 

Ez a vasmag kétféleképpen jöhet létre, egyrészt az elemek fúziója révén, másrész egy sokkal bonyolultabb folyamaton keresztül. A 8-12 naptömegnyi csillagok magjában oxigén, neon és magnézium található a szén égéséből termékeként. A mag viszont nem képes annyira felmelegedni, hogy beindulhasson az oxigén fúziója, ezért a mag elkezd összehúzódni. Ám a kvantumnyomás még azelőtt megállítja az összehúzódást, hogy beindulna a fúzió. A neon- és magnézium-mag képes elektront elnyelni, aminek következtében alacsonyabb rendszámú elemek keletkeznek. Ez a folyamat viszont csökkenti azon elektronok számát, amelyek a kvantumnyomást fenntartják, a mag végül azelőtt összeomlik, még mielőtt bármilyen fúzió megkezdődhetett volna. Az összeomlás alatt a visszamaradó anyagok vassá alakulnak. Ennek a vasmagnak az összeomlását látjuk szupernóva-robbanásnak, amely egy neutroncsillagot vagy fekete lyukat eredményez.

A vasmag összeomlásakor az atommag protonjai elektronbefogadás során neutronokká alakulnak, miközben egy neutrínó keletkezik. Ez a folyamat megteremti a neutroncsillag kialakulásához szükséges feltételeket. Mivel minden egyes neutron keletkezésekor egy neutrínó is keletkezik, a folyamat végére hatalmas mennyiségű neutrínót kapunk. A probléma a neutrínókkal az, hogy az összeomlás végén nagyon sok energiát visznek el abból az energiából, ami az összeomlás során keletkezett. Ha az így keletkezett energia 99%-a elvész, akkor a maradék 1% elegendő a robbanás létrejöttéhez. Ha az energia 99,9%-át viszik el a neutrínók, akkor a maradék már nem elegendő a robbanás létrejöttéhez, az egész rendszer fekete lyukká zsugorodik.

Két mechanizmus azonban meg képes fordítani a vasmag zsugorodását, szupernóva-robbanást eredményezve. Az egyik ilyen folyamatot magvisszalökődésnek hívjuk. Ekkor az újonnan kialakult neutroncsillagból egy lökéshullám indul el a mag felé zuhanó anyagon keresztül. A lökéshullám veszít az energiájából a neutrínók miatt, valamint ennek a lökéshullámnak kell a bezuhanó vasat neutronokra és más részecskékre bontani. Elegendő energia hiányában ez a lökéshullám megtorpanhat még azelőtt, hogy a csillag külső anyagrétegeit elérte volna. A bezuhanó anyag ezen az álló lökéshullámon át tud haladni, amíg annyi anyag nem rakódik rá a neutroncsillagra, hogy fekete lyukká préselődik össze.

Az SN1987A jelű szupernóva maradványa a Hubble űrtávcső felvételén.  

A másik folyamat a neutrínókkal kapcsolatos. Egy neutrínó a normál anyagra nézve szinte teljesen átlátszó, mivel ezek a részecskék csak a gyengén lépnek kölcsönhatásba az anyaggal. A neutroncsillag sűrűsége viszont az atommag sűrűségével vetekszik, emiatt a neutrínók számára majdnem teljesen átlátszatlan. Az összeomlás során keletkezett neutrínók egy része elnyelődik a lökéshullám mögött elhelyezkedő anyagban. A neutrínók által hordozott kis hő felhalmozódása elegendő lehet a lökéshullám megindítására, ezzel előidézve a robbanást.

Egy tipikus II típusú robbanás fénygörbéje egy-két hetes időtartamú emelkedést mutat, amit egy egy-két hónapig tartó időszak követ, amikor a fénykibocsátás állandó marad. Ezután fényessége hirtelen zuhan, majd hónapokig tartó lassú lecsengés mutatkozik. Az Ib típus maximumfényességénél megjelennek a hélium vonalai, míg az Ic típusnál ez alig vagy egyáltalán nem figyelhető meg. Később viszont megjelennek az oxigén, a kalcium és a magnézium vonalai, a szilícium vonalai viszont alig, vagy egyáltalán nem, ami az Ia típus fő jellemzője. Ennek a két altípusnak a fénygörbéje nagyon hasonló az Ia típusú fénygörbéjéhez, viszont sokkal kisebb csúcsfényességet érnek el.

{mosimage}

A II-es típusú szupernóva-robbanás két altípusúra, a II-P-re illetve a II-L-re jellemző fényváltozás követhető nyomon az idő függvényében. 

A szupernóváknál jóval kisebb energiafelszabadulással járó események az úgynevezett nóvarobbanások. Hasonlóan az Ia típusú szupernóva-robbanásokhoz, a nóvajelenség is kettős rendszerben következik be. A következő hónapban ennek a jelenségnek a természetét nézzük meg. Ennek a témának az aktualitását egy augusztus 15-én felfedezett szabadszemes nóvacsillag adja (Nova Delphini 2013), melyet egy japán amatőr, Koichi Itagaki fedezett fel a Delfin csillagképben.



A www.mcse.hu oldal felületén sütiket (cookie) használunk. Ezeket a fájlokat az ön gépén tárolja a rendszer. Az oldal használatával ön beleegyezik a cookie-k használatába. További információért kérjük olvassa el adatvédelmi tájékoztatónkat. További információ

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close