ดาราศาสตร์ที่ไม่มีกล้องโทรทรรศน์ - การเล่นแร่แปรธาตุโดยซูเปอร์โนวา

Pin
Send
Share
Send

การผลิตองค์ประกอบในการระเบิดของซูเปอร์โนวาเป็นสิ่งที่เราให้สิทธิ์ในสมัยนี้ แต่แน่นอนว่าที่ไหนและเมื่อใดที่การสังเคราะห์นิวคลีโอไทด์เกิดขึ้นยังไม่ชัดเจน - และความพยายามในการจำลองสถานการณ์แกนกลางของแบบจำลองคอมพิวเตอร์ยังคงผลักดันพลังการประมวลผลในปัจจุบันจนถึงขีด จำกัด

การรวมตัวของดาวฤกษ์ในดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลักสามารถสร้างองค์ประกอบบางอย่างรวมถึงธาตุเหล็ก การผลิตองค์ประกอบที่หนักขึ้นนอกจากนี้ยังสามารถเกิดขึ้นได้โดยองค์ประกอบของเมล็ดบางอย่างจับนิวตรอนเพื่อสร้างไอโซโทป นิวตรอนที่ถูกจับเหล่านั้นอาจได้รับการสลายตัวแบบเบต้าทิ้งโปรตอนหนึ่งตัวหรือมากกว่าซึ่งหมายความว่าคุณมีองค์ประกอบใหม่ที่มีเลขอะตอมสูงกว่า (ซึ่งเลขอะตอมคือจำนวนของโปรตอนในนิวเคลียส)

กระบวนการ 'ช้า' นี้หรือกระบวนการสร้างธาตุที่หนักกว่าจากเหล็ก (26 โปรตอน) เกิดขึ้นโดยทั่วไปในยักษ์ใหญ่สีแดง (ทำองค์ประกอบเช่นทองแดงกับ 29 โปรตอนและแทลเลียมแม้ด้วย 81 โปรตอน)

แต่ยังมีกระบวนการที่รวดเร็วหรือ r-process ซึ่งเกิดขึ้นในไม่กี่วินาทีในการยุบตัวของซุปเปอร์โนวาแกนกลาง (เป็นซุปเปอร์โนวาประเภท 1b, 1c และ 2) แทนที่จะสร้างอย่างต่อเนื่องมั่นคงกว่าพันปีที่เห็นในกระบวนการ s - องค์ประกอบของเมล็ดในการระเบิดของซูเปอร์โนวามีนิวตรอนจำนวนมากติดอยู่กับพวกเขาในขณะที่ในเวลาเดียวกันการสัมผัสกับการสลายตัวของรังสีแกมมา การรวมกันของกองกำลังนี้สามารถสร้างองค์ประกอบแสงและของหนักได้หลากหลายโดยเฉพาะอย่างยิ่งธาตุที่หนักมากจากตะกั่ว (82 โปรตอน) จนถึงพลูโทเนียม (94 โปรตอน) ซึ่งไม่สามารถผลิตได้โดยกระบวนการ s

ก่อนการระเบิดของซูเปอร์โนวาปฏิกิริยาฟิวชั่นในดาวฤกษ์มวลสูงจะผ่านไฮโดรเจนแรกจากนั้นฮีเลียมคาร์บอนนีออนออกซิเจนและซิลิคอนในที่สุด - จากจุดที่แกนเหล็กพัฒนาซึ่งไม่สามารถหลอมรวมกันได้ ทันทีที่แกนเหล็กเติบโตขึ้นถึง 1.4 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ (ขีด จำกัด ของจันทราสเคฮาร์) มันก็ยุบตัวลงไปภายในหนึ่งในสี่ของความเร็วแสงเมื่อนิวเคลียสเหล็กยุบตัว

ส่วนที่เหลือของดาวยุบลงไปด้านในเพื่อเติมเต็มพื้นที่ที่สร้างขึ้น แต่แกนใน 'ตีกลับ' ออกมาด้านนอกเนื่องจากความร้อนที่เกิดจากการยุบตัวครั้งแรกทำให้มันเป็น 'เดือด' สิ่งนี้ทำให้เกิดคลื่นกระแทก - เหมือนฟ้าผ่าเล็กน้อยคูณด้วยคำสั่งขนาดใหญ่ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการระเบิดของซูเปอร์โนวา คลื่นกระแทกทำให้เกิดการระเบิดรอบ ๆ ดาวฤกษ์โดยรอบ - แม้ว่าเมื่อวัสดุนี้ขยายตัวออกไปมันก็จะเริ่มทำให้เย็นลง ดังนั้นจึงไม่มีความชัดเจนหากเกิดกระบวนการสร้างนิวเคลียส r-process ขึ้น ณ จุดนี้

แต่แกนเหล็กที่ถล่มยังไม่เสร็จ พลังงานที่ถูกสร้างขึ้นเมื่อแกนที่ถูกบีบอัดเข้าไปจะสลายตัวทำให้นิวเคลียสเหล็กจำนวนมากกลายเป็นนิวเคลียสของฮีเลียมและนิวตรอน ยิ่งไปกว่านั้นอิเล็กตรอนเริ่มรวมตัวกับโปรตอนเพื่อสร้างนิวตรอนเพื่อที่แกนกลางของดาวหลังจากการเด้งครั้งแรกนั้นจะตกลงสู่สถานะพื้นใหม่ของนิวตรอนที่ถูกบีบอัด - โดยพื้นฐานแล้วจะเป็นดาวโปรโต - นิวตรอน สามารถ 'ชำระ' ได้เนื่องจากมีการปล่อยนิวตริโนจำนวนมากซึ่งนำความร้อนออกไปจากแกนกลาง

นี่คือนิวตริโนสายลมที่พัดมาซึ่งทำให้เกิดการระเบิดส่วนที่เหลือ มันจับกับและกระแทกเข้ากับสิ่งที่พุ่งออกมาจากชั้นนอกของดาวต้นกำเนิดของดาวฤกษ์ต้นกำเนิดการฟื้นฟูวัสดุนี้และเพิ่มโมเมนตัมให้กับมัน นักวิจัย (ด้านล่าง) ได้เสนอว่านี่เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นกับลมนิวตริโน ('reverse shock') ซึ่งเป็นที่ตั้งของกระบวนการ r

เป็นความคิดที่ว่ากระบวนการ r อาจจะเสร็จสิ้นภายในสองสามวินาที แต่อาจยังคงใช้เวลาหนึ่งชั่วโมงหรือมากกว่านั้นก่อนที่การระเบิดเหนือเสียงระเบิดจะพุ่งผ่านพื้นผิวของดาวฤกษ์ส่งผลงานใหม่ให้กับตารางธาตุ

อ่านเพิ่มเติม: เงื่อนไขที่เกี่ยวข้องกับ Arcones A. และ Janka H. Nucleosynthesis ในการไหลของซูเปอร์โนวาที่ขับเคลื่อนด้วยนิวตริโน ครั้งที่สอง ช็อตย้อนกลับในการจำลองสองมิติ

และสำหรับบริบททางประวัติศาสตร์กระดาษเชื้อในหัวข้อ (หรือที่เรียกว่า B2กระดาษ FH) E. M. Burbidge, G. R. Burbidge, W. A. ​​Fowler และ F. Hoyle (1957) การสังเคราะห์องค์ประกอบในดาว Rev Mod Phy 29 (4): 547 (ก่อนหน้านี้เกือบทุกคนคิดว่าองค์ประกอบทั้งหมดที่เกิดขึ้นในบิกแบง - ก็ดีทุกคนยกเว้นเฟร็ดฮอยล์อยู่ดี)

Pin
Send
Share
Send