Вопрос про сверхновую, а именно перед тем, как бабахнуть, что происходит?

[DiverHunter]

Здравствуй, дорогой астроном. Расскажи пожалуйста, что происходит со звездой перед тем, как она взорвётся и превратится в сверхновую.
Искренне твой, DiverHunter.

[AAV]

Существует теоретические моделей взрыва сверхновой.
Один из видов сверхновых типа Ia — результат внезапной ядерной детонации звезды
1 Более массивная из двух звезд солнечного типа, исчерпав свое топливо, превращается в белый карлик
2 Белый карлик захватывает газ, теряемый соседкой, и приближается к критической массе
3 «Пламя» неуправляемых ядерных реакций возгорается в турбулентном ядре карлика
4 Пламя устремляется наружу, превращая углерод и кислород в никель
5 За несколько секунд карлик полностью разрушается. Затем еще несколько недель радиоактивный никель распадается, вызывая свечение остатков звезды
Сверхновые другого рода образуются при сжатии звезд с массами более 8 масс Солнца. Они относятся к типам Ib, Ic или II, в зависимости от наблюдаемых особенностей
1 Массивная звезда в конце жизни имеет слоистую структуру
2 Железо не участвует в ядерном синтезе, поэтому в ядре не выделяется тепло. Газовое давление падает, и лежащее выше вещество устремляется вниз
3 За секунду ядро сжимается и превращается в нейтронную звезду. Падающее вещество отскакивает от нейтронной звезды и создает ударную волну
4 Нейтрино вырывается из новорожденной нейтронной звезды, неравномерно подталкивая наружу ударную волну
5 Ударная волна проносится по звезде, разрывая ее на части
Сверхновые звезды
КАК ВЗОРВАТЬ ЗВЕЗДУ
 

[DiverHunter]

AAV, благом дарю за ответ. Очень интересно. Вот только не понял я из тех рассказов, можно ли как-то предсказать, что звезда скоро бабахнет? Например если пристально наблюдать за ней? Будут на Земле заметны изменения в её поведении? Например если она совсем недалеко находится, в числе ближайших.
За дилетантизм сильно не бейте плз. Я вообще интересующийся некоторыми космическими вопросами, а щас вот собираюсь написать фантастический рассказ. Для него и нужно кое-что про сверхновую разузнать. Должно интересно получиться 

[Knox]

читал у шкловского о таких гипотезах:
1) если вещество ядра звезды находится в состоянии вырожденного электронного газа а мантия содержит много лёгких элементов,  то при достижении определённого значения температуры интенсивно происходят реакции синтеза лёгких элементов(например С12+Не4=О16+гамма квант), в какойто определённый момент может случиться так, что ядерное горючее данного типа почти целиком выгорает а полноценному запуску синтеза из более тяжёлых элементов мешает потенциальынй барьер, температура уменьшается, следственно плотность в ядре увеличиваются, если катастрофическое сжатие ядра звезды происходит за время ,меньшее чем нужное для "спокойной" перестройки оболочкой своей структуры, могут произойти многочисленные(лавинные) K(L и М) захваты протонами электронов, давление внутри ядра скачкообразно уменшается и вещество мантии рушится на ядро почти в свободном падении, при этом очень сильно разогреваясь при очень высоких температурах веществу мантии присуща взрывная неустойчивость по причине очень быстро протекающих реакций C12+C12=Ne20+He4, C12+C12=Na23+p и аналогичных реакций для О16, Ne20  и др. лёгких эл-тов, характерное время для протекания таких реакций около 1 секунды, а удельный выход энергии 5*10^17 эрг\г, еслибы взорвалась масса такого вещества равная 0.1 массы солнца, то выделилось бы 10^50 эрг энергии, что уже близко к энерговыделению во время вспышек сверхновых I типа
2) гипотезы о т.н "холодильниках":
2.1) при температурах порядка нескольких миллиардов градусов в звезде с железным ядром(железо имеет самый большой коэффициент упаковки)по гипотезе выдвинутой Хойлом и Фаулером возможна лавинная диссоциация ядер железа на альфа-частицы и нейтроны с огромным поглощением энергии, из каждого ядра железа получается 13 альфа-частиц и 4 нейтрона, таким образом дальнейший рост температуры прекратиться, а остановка сжимающегося ядра звезды как раз и создаст благоприятные условия для детонации "порохового погреба" из лёгких элементов, эта теория должна быть присуща вспышкам сверхновых II типа
2.2) известно что при температуре в пол миллиарда градусов нейтринное излучение звезды превосходит фотонное, когда температура сжимающегося ядра достигнет 40 миллиардов градусов а плотность 3*10^11 г\см^3 возникнет такая ситуация: ядро звезды перестанет быть прозрачным для нейтрино(и антинейтрино), последние будут поглощаться протонами и нейтронами v- + p = n + e+ , v + n = p + e- , тем самым нейтринный "холодильник" выключается, резко поднимается температура ядра, а процесс сжатия сильно замедляется, по видимому сжатие прекращается когда его плотность достигает 3*10^13 г\см^3, а температура превосходит 100 млрд градусов, падающая на центр звезды оболочка останавливается, быстро нагревается и лёгкие элементы взрываются, заметим ещё, что сжатие ядра может остановится и по причине вращения звезды

насчёт прогнозов вспышек сверхновых, мне кажется что о точном времени вспышки мы можем судить с громадной погрешностью и в очень больших временных диапазонах, нужен ворох статистического материала и адекватные математические модели для его компьютерной обработки

[AAV]

Вот только не понял я из тех рассказов, можно ли как-то предсказать, что звезда скоро бабахнет? Например если пристально наблюдать за ней? Будут на Земле заметны изменения в её поведении?

Предсказать точно о врыве сверхновой нельзя, Есть интересная статья на Астронете  Загадочная Эта Киля  и тема Кандидаты в сверхновые

[DiverHunter]

Knox, спаси Бог за интересный рассказ. Насколько я понял, условия для взрыва сверхновой зреют медленно и малозаметно (по крайней мере издалека), но потом всё происходит лавинообразно и достаточно быстро, со счётом времени на секнды - десятки секунд?
Интересно, если бы астрономы наблюдали пристально и целенаправленно за какой-то звездой, они смогли бы предсказать её взрыв? Или даже в этом случае погрешность  прогноза была бы слишком велика?
Статьи вечером изучу, щас надо на работу выдвигаться, а не хочется...

[Knox]

Knox, спаси Бог за интересный рассказ. Насколько я понял, условия для взрыва сверхновой зреют медленно и малозаметно (по крайней мере издалека), но потом всё происходит лавинообразно и достаточно быстро, со счётом времени на секнды - десятки секунд?

вы чертовски правы, звезда эволюционирует чрезвычайно медленно, а в момент взрыва (где происходит падение вещества) счёт идёт на десятки секунд а иногда на десятые доли секунды

Интересно, если бы астрономы наблюдали пристально и целенаправленно за какой-то звездой, они смогли бы предсказать её взрыв? Или даже в этом случае погрешность  прогноза была бы слишком велика?
Статьи вечером изучу, щас надо на работу выдвигаться, а не хочется...

даже при пристальном и длительном наблюдении погрешность чудовищна, ведь модели внутреннего строения звёзд далеки от идеала, чтобы рассчитывать параметры сжатия ядра звезды нужно учитывать множество факторов, например таких как скорость вращения звезды и напряжённость магнитного поля, наличие или отсуствие перемешивания вещества и т.д.

[dims]

Я думаю, что в принципе, предсказать взрыв можно, просто неизвестно, как. Дело в том, что, насколько я знаю, ещё не разу не было, чтобы звезду наблюдали до взрыва. Всегда спохватывались только потом. Поэтому просто нет достаточного количества данных, что там происходит перед взрывом. Может быть, какие-нибудь нейтринные потоки повышаются или ещё что...

[yvar]

Я вообще интересующийся некоторыми космическими вопросами, а щас вот собираюсь написать фантастический рассказ. Для него и нужно кое-что про сверхновую разузнать. Должно интересно получиться 

а где рассказ почитать можно будет?

[yvar]

скажите кто-нибудь, возможно ли теоритически золотое ядро у звезды? просто интересно

[DiverHunter]

Yvar, рассказ в сеть выкладывать не планирую, но могу прислать по Емеле, когда будет готов. Я вот в 2005 году накарябал рассказик для конкурса AMD, который был объявлен в майском номере журнала Мир ПК за 2005 год, и выиграл в том конкурсе главный приз - системный блок, на коем щас и печатаю. Результ того конкурса есть в номере 9 за 2005 год. А до того в фантастическом жанре себя ни разу не пробовал. Вот и подумалось мне, что раз там неплохо получилось, то и здесь вполне возможно такое. А замысел как раз на сверхновой построен.
А на счёт наблюдений за звездой я подумал, что вот даже про Солнце ещё очень многое неизвестно, в особенности что находится внутри. А уж далёкие звёзды как трудно изучать! А усложняется всё их большим количеством. Вот было бы их на небе штук 5-6, проще было бы намного.

[Дмитрий Вибе]

А уж далёкие звёзды как трудно изучать! А усложняется всё их большим количеством. Вот было бы их на небе штук 5-6, проще было бы намного.

Если бы звезд было 5-6, мы бы про них, скорее всего, мало что знали. Не было бы у нас, например, диаграммы Герцшпрунга-Рессела. Так что все упрощается большим количеством звезд, а не усложняется.

[Knox]

скажите кто-нибудь, возможно ли теоритически золотое ядро у звезды? просто интересно

насколько я проинформирован - самый тяжёлый элемент, который может синтезироваться звездой это Висмут(порядковый номер 83), у Золота порядковый номер 79, синтез этот обусловлен так называемым s-процессом (s - slow) присоединения нейтронов к тяжёлым ядрам, причём если присоединённый нейтрон превратится в протон ранее чем ядро захватит ещё один

по моему мнению золото может содержатсья в некотором количестве в веществе звезды, но его в ядре будет куда как меньше чем железа или кремния

[Axon]

самый тяжёлый элемент, который может синтезироваться звездой это Висмут(порядковый номер 83)

Откуда вы это взяли? При взрыве сверхновой могут синтезироваться и более тяжёлые элементы (в.т.ч. и трансурановые), просто все элементы тяжелее висмута не имеют стабильных изотопов, то есть радиоактивны и распадаются.

[Stepa]

Вот тут не надо торопиться. Речь выше идет про slow-процесс, который идет при нормальном течении жизни звезды.
Как говорится, на rapid денег нет.
О значимых же количествах этих элементов речи не идет. Но в спектрах их линии обнаруживают.

[Marlin]

Недавно было сообщение о сверхновой SN2006gy. Она в 150 раз массивнее солнца. Но после взрыва ни нейтронной звезды, ни черной дыры не получилось. Исключение из правил. Говорится что-то о реакции анигиляции. У меня вопрос. Как они за короткое время определили что осталось внутри и почему все пошло не по стандартному варианту?

[Stepa]

Тут несколько факторов:

1. Сильные водородные линии в спектре. Т.е., скорее всего, это был взрыв сверхновой II-го типа.
2. Выделившаяся энергия оказалась на порядок выше обычной сверхновой II-го типа.
3. Кривая блеска сверхновой имеет другую форму, чем у обычной сверхновой II-го типа.

1. Известно, что есть два типа сверхновых, причем первый тип представляет собой термоядерный взрыв на компактном объекте в кратной системе. II-й тип сверхновой собственно и представляет взрыв звезды, как таковой с образованием некого компактного объекта (нейтронной звезды или черной дыры)

2. Для звезды обычной массы, то есть той, равновесие в которой удерживается главным образом за счет газового давления, существует некий предел на энерговыделение в процессе взрыва.

3. У обычной сверхновой звезды II-го типа светимость остатков оболочки обеспечивается радиоактивными изотопами никеля и кобальта и отчасти других элементов, в огромном количестве образовавшихся при взрыве. Поэтому кривая блеска имеет характерный вид. По большому счету это несколько завуалированная распадная кривая. Другая форма кривой блеска говорит о том, что процессы, приведшие к взрыву, были другими. Например, если нейтронов не было много, нет некоторых изотопов, которые обеспечивают блеск обычной сверхновой. Или есть какие-то изотопы, которые в нормальном взрыве "выгорают"  в нейтронном потоке.

Упомянутая сверхновая считается сверхновой, взорвавшейся из-за так называемой "нестабильности по образованию пар". А чем смысл этого названия? Звезда такой большой массы, как 100 масс Солнца, не способна удерживаться в равновесии газовым давлением. Она удерживается в нем лучистым давлением, т.е. излучением черного тела своего вещества. Поскольку интенсивность излучения, согласно закону Стефана-Больцмана, пропорциональна T⁴, нетрудно представить себе, какие температуры там внутри.

Вещество звезды представляет собой плазму, то есть перемешанные отрицательные заряды - электроны и положительные - разные ядра. Фотон, будучи недостаточной энергии, рассеивается на ядре обычным томсоновским образом.  Но если энергия его выше пороговой в 2 массы электрона и еще чуть-чуть (так как ядро не бесконечной массы, будет отдача - вот на ее компенсацию и пойдет чуть-чуть), он образует с некоторой вероятностью пару электрон-позитрон. Этот процесс довольно быстро растет с энергией (как E^(5/2), если я правильно помню). Он называется конверсией.

И вот в какой-то момент времени температура достигает такого значения, что большАя доля фотонов из распределения Планка начинает испытывать конверсию (они и раньше ее испытывали, но доля была небольшрй).  Т.е. фотоны из процесса передачи лучистого давления изымаются. И хотя обратной рекомбинацией-аннигиляцией эти фотоны возвращаются обратно, процесс уже невозможно остановить.

Здесь возможно также играет роль то обстоятельство, что позитроны трудно аннигилируют "на лету". И пока они остановятся, проходит время, и энергия их уменьшается путем торможения в плазме. Они ее подогревают, но более размазанно и прямой передачи лучистой энергии, как при рассеянии не получается.  В результате такой потери давления происходит коллапс и еще больший нагрев - еще большее смещение спектра к образованию пар. И наконец - термоядерный взрыв звезды изнутри.

Почему он именно термоядерный?  Скорее всего потому, что звезда такого типа бедна металлами и у ней просто не на чем делать железное ядро и создавать массивный остаток. Это огромный шар из гелия и водорода.
Она взрывается, как бы взрывалась огромная термоядерная бомба, созданная человеком.

[Himik]

самый тяжёлый элемент, который может синтезироваться звездой это Висмут(порядковый номер 83)

Статейка гдето была, так там говорят что обнаружили спектральные линии тория! Так этот гад не такой уж и радиоактивный, 14млрд лет период полураспада. Вот.

[Marlin]

Спасибо за подробное разъяснение. Значит это был голубой гигант.

[Axon]

звезда такого типа бедна металлами и у ней просто не на чем делать железное ядро и создавать массивный остаток. Это огромный шар из гелия и водорода.

А почему она бедна металлами? Потому что не успела переработать водород и гелий и рванула значительно раньше, чем их запасы могли бы исчерпаться? То есть "нормальные" звёзды  взрываются только тогда, когда занчительная часть водорода превратится в гелий, а он, в свою очередь, в углерод, кислород, и другие элементы до железа. А эта, сверхмассивная, рванула раньше. Это уже какая-то сверхновая III типа получается. Я правильно понимаю?

Статейка гдето была, так там говорят что обнаружили спектральные линии тория! Так этот гад не такой уж и радиоактивный, 14млрд лет период полураспада.

Ну разумеется. Уран-238 тоже медленно распадается (4,5 млрд. лет). Каково, думаете, происхождение земного урана и тория? Да такое же, какое и у всех элементов тяжелее железа - из аццкой топки взрыва сверхновой