Този сайт използва бисквитки (cookies). Ако желаете можете да научите повече тукПриемам
29 май 2017
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Разни
FACEBOOK

Изтъкани сме от звезди и свръхнови

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 30 октомври 2016 в 09:00128920

Броят на атомите в тялото ни е огромен - около 1028. Половината от тях са водородни атоми, а останалата част - от литий до уран - са възникнали във вътрешността на звезди и са изхвърлени във Вселената, а след това след милиарди години, са се събрали вътре в нас.

И голяма част идват не от къде да е, а от свръхнови - разказва известният астрофизик Итън Сийгъл (Ethan Siegel) в своя блог.

И голяма част от тези атоми не идват просто някъде, те идват от свръхнови.

Нашата история започва, когато най-ранните елементи във Вселената, водород и хелий, се събират заедно в сгъстявания заради неустоимата сила на гравитацията и формират първите звезди.

Разнообразието на масите на нововъзникващите звезди е огромно. Няколко процента ще бъдат подобни на нашето Слънце, звезда G-клас, но по-голямата част ще имат по-малка маса, по-хладни и по-червени. Приблизително 90-95% от звездите са от най-студените класове К- и М-.

Но независимо от класа си, една звезда получава своята енергия от ядрени реакции. Тя взема ядрата на четири водородни атома (или просто протони) и синтезира едно хелиево ядро, съдържащо два протона и два неутрона.

Някои биха възразили: Неутроните са по-тежки от протоните, как четирите протона могат да бъдат превърнати в два протона и два неутрона?

Но ние не създаваме два свободни протона и две свободни неутрона, ние създаваме една свързано хелиево ядро. И ако на една везна поставим четири протона от едната страна и ядрото хелий от другата, ще открием, че протоните са по-тежки от ядрото с около 0,7%.

С течение на времето, докато вътрешната температура на звездата е достатъчно голяма и има достатъчно водород за синтез на хелий, тя изгаря ядреното си гориво. И тази разлика от 0,7% в масите на водорода и хелия - тя излъчва под формата на енергия, благодарение на познатата формула E = mc2.

И всички звезди, от ултра-масивни и редките клас О-звезди (по-малко от 0,1% от всички звезди) до многобройните, малки M-звезди, изгарят водорода си и го превръщат в хелий.

Но не всички го правят с една и съща скорост. Най-старите звезди във Вселената от клас М все още не са приключили превъщането на всичкия си водород в хелий, но една звезда клас О може да изгори всичкия водород в ядрото си в рамките на само 1 милион години. С изключение на звездите от клас М, които никога няма да станат достатъчно горещи, за да достигнат следващия си етап, всички други видове звездни - включително нашето собствено Слънце - след няколко милиарда години в бъдещето ще се разширят в червен гигант, изгаряйки водорода в обвивката около своето хелиево ядро.

След известно време температурата, налягането и плътността вътре в ядрото от хелий ще станат достатъчно високи, че хелиевите атоми ще започват синтез, превръщайки всеки три хелиеви атоми в въглероден атом.

Тъй като въглеродът е по-стабилен от хелия, се отделя още повече енергия от E = mc2. За звездите от клас K, това е последна спирка. Когато хелиевото гориво в новото ядро свърши, външните слоеве с експлозия се разнасят наоколо и възниква планетарна мъглявина, а ядрото се компресира, което води до появата на бяло джудже с маса, сравнима с тази на Слънцето и с размера на Земята.

Но по-масивните звезди продължават да изгарят по-тежките атоми в да получават вещества като кислород и неон, най-вътрешните им слоеве интезират атоми на все по-тежки елементи. Но елементи с високи атомни номера в периодичната таблица е много трудно да се синтезират. Дори и ярките, масивни сини звезди от клас А могат да синтезират атоми до силиций и сяра, четиринадесети и шестнадесети елемент. (А само около 1% от звездите са достатъчно масивни, за да са от клас А!) Може би дори по-малко масивните и ярки звезди клас В, но съдбата на такава звезда все ще се ограничава в това да изхвърли външните си слоеве, създавайки планетарна мъглявина, оставяйки след себе си едно с размерите на Земята бяло джудже, което е сравнимо по маса със Слънцето.

Но един на всеки 800 звезди, появили се във Вселена, са достатъчно масивни, за да отидат отвъд елемента силиций и да синтезират всички тежки елементи до най-тежките, които могат да се създадат в звезди: желязо, никел и кобалт.

Ще бъде погрешно да ги наричаме "стари" масивни звезди - те може да бъдат на по-малко от 1% от сегашната възраст на нашето Слънце, което все още гори водород в ядрото си! Но когато ядрата на тези масивни супергигантски звезди се увеличат достатъчно много, то най-вече за железните атоми вътре се появява проблем.

Досега синтезирахме по-тежки елементи от по-леки и се освобождаваше енергия с всяка следваща стъпка. Но сега налягането върху железните атоми в ядрото е огромно, но няма накъде да се отдели енергията. Освен ако, разбира се, не се свият.

И със звездите с маса от около осем пъти слънчевата, се случва точно това. Съществува праг на масата на ядрото - около 1.38 пъти масата на нашето Слънце - която ако се достигне или надхвърли, железните атоми в ядрото колапсират. Унищожаването на този огромен брой атоми желязо - около 1056  - изпуска огромно количество енергия наведнъж! Докато ядрото се свива или до неутронна звезда (с масата на Слънцето, но с размерите на среден астероид) или черна дупка, външните слоеве получават прилив на енергия, сравнима с първите секунди на Големия взрив.

Space Telescope Science Institute

Това взривно освобождаване на енергия изхвърля не само външните слоеве в пространство на разстояние от светлинни години, но то прави възможно създаването на всички известни елементи на периодичната таблица. То създава не само елементите до уран, но и плутоний, кюрий и дори още по-масивни краткотрайни елементи. Единствената причина уран и плутоний да са най-тежките, естествено срещащи елементи на Земята е тази, че по-тежките атоми са имали достатъчно време да се разпаднат радиоактивно.

Така че, когато виждаме една свръхнова звезда, ние сме свидетели на формирането на всички елементи, които се намират на Земята и са по-тежки от желязо. И това е единственото място във Вселената, където това може да се случи!

Но само защото не са били родени като една от тези (късметлийски?) звезди, тези една на 800 звезди, които имат достатъчно маса, за да формират свръхнова тип II, не означава, че те никога няма да станат свръхнова. Напротив, звездите, които са изгорили своето гориво и свили се до бели джуджета получават втори шанс!

Белите джуджета могат или да изсмучат материал от близка звезда, както е показано по-горе, или могат да се слеят с друго бяло джудже, както е показано по-долу.

И в двата случая, след като общата маса, натискаща атомите на бялото джудже превишава лимита, който самите атоми могат да издържат, ядрото на тази мъртва звезда започва да колапсира. Само че този път атомите в ядрото не са от желязо, а предимно от въглерод. За по-малко от секунда температурата се повиша над точката, необходима за начало на реакцията на въглерода, и веднага след като се случва синтезна реакция!

Това е другият основен тип свръхнова, тип Ia свръхнова. В този случай, реакцията на синтеза разрушава цялото бяло джудже, без да остави нито неутронна звезда, нито черна дупка, абсолютно нищо!

И точно това се е случило с тази звезда в галактиката Въртележка (Messier 101) преди 21 милиона години!

И в този процес - смърта на звездите - се създават всички елементи във Вселената, които не са водород и хелий. Освен това всички елементи, по-тежки от желязо, включително сребро, злато, йод, живак, калай, олово и уран идват от свръхновите. Както казва Карл Сейгън,

Ние се състоим от звезден материал, взел съдбата си в свои ръце.

И не просто звезден материал, а материал на свръхнови! Това е нашата обща история, едновременно внушаваща благоговение и смирение . Поколения звезди са живели, загинали и отново използвали своите елементи, така че след милиарди години по-късно, се е появила Земята. Тази история се случва в момента, в безброй далечни галактики в цялата Вселена. 


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Космология

Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.