तारे क्यों फटते हैं?

Question

मैंने हमेशा डॉक्यूमेंट्री के कथावाचक को यह कहते हुए सुना कि एक तारा विस्फोट हो गया क्योंकि वह ईंधन से बाहर निकल गया। आमतौर पर चीजें तब फटती हैं जब उनके पास बहुत अधिक ईंधन होता है, न कि जब वे ईंधन से बाहर निकलते हैं। कृपया समझाएँ...

Comments

ए (काफी बड़ा) स्टार के पास बहुत मामला है। गुरुत्वाकर्षण इस सारे मामले को एक साथ द्रव्यमान के केंद्र में खींचने की कोशिश करता है, इसलिए कुछ को पीछे धकेलने की जरूरत है। एक स्टार के लिए कोर उत्पादक प्रकाश में संलयन प्रक्रिया एक धक्का देने वाला है। एक बिंदु पर स्टार ईंधन से बाहर निकलता है और "पुश आउट" गायब हो जाता है, इसलिए सब कुछ बहुत तेजी से केंद्र में गिर जाता है। फिर उसमें विस्फोट होता है।

— थोरबजोर्न रेवन एंडरसन

@ ThorbjørnRavnAndersen एक महत्वपूर्ण बात यह है कि यह सब कुछ ढहने वाला नहीं है । यदि यह तब होता था तो विखंडित होने को रोकने के लिए जारी गुरुत्वाकर्षण क्षमता भी अपर्याप्त होगी, एक विस्फोट का कारण बन सकता है। केवल कोर ढहती है। लिफाफा तब तक अनजाने में ढहने से अनजान बना रहता है जब तक उसे अंतरिक्ष में नहीं उड़ा दिया जाता।

— रोब जैफ्री

क्या इस एसई पर "उत्तर के रूप में एक टिप्पणी" की अनुमति है?

— dav1dsm1th

@ dav1dsm1th नहीं, किसी भी SE पर इसकी अनुमति नहीं है। हालाँकि, यह एक काफी सामान्य प्रथा है; हर किसी के पास एक पूर्ण उत्तर लिखने का समय नहीं है, इसलिए वे जो कुछ भी कर सकते हैं, उसे ठुकरा देते हैं और आशा करते हैं कि कोई व्यक्ति इसका पूर्ण उत्तर दे सकता है।

— सेतु

@Setsu सुनने में अच्छा है। उम्मीद है कि ये टिप्पणी कुछ बिंदु पर (मेरे शोर सहित) साफ हो जाएगी।

— dav1dsm1th

Answer 1

संक्षिप्त जवाब:

अक्रिय लौह कोर के बहुत तेजी से पतन द्वारा जारी गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा का एक छोटा सा अंश बाहरी परतों में स्थानांतरित हो जाता है और यह मनाया विस्फोट को शक्ति देने के लिए पर्याप्त है।

विस्तृत रूप में:

एक आदर्श मॉडल स्टार के ऊर्जावान पर विचार करें। इसमें मास और प्रारंभिक त्रिज्या का एक "कोर" है और द्रव्यमान और त्रिज्या का एक बाहरी लिफाफा है ।$M$$R_0$$m$$r$

अब मान लीजिए कि कोर बहुत कम त्रिज्या को इतने कम समय में कि वह लिफाफे से अलग हो जाए। जारी की गई गुरुत्वीय संभावित ऊर्जा की मात्रा ।$R \ll R_0$$\sim GM^2/R$

इस जारी ऊर्जा का एक अंश लिफाफे को बाहर की ओर बढ़ने वाले झटके और विकिरण के रूप में स्थानांतरित किया जा सकता है। यदि हस्तांतरित ऊर्जा लिफाफे के गुरुत्वाकर्षण बाध्यकारी ऊर्जा से अधिक हो जाती है तो लिफाफे को अंतरिक्ष में उड़ाया जा सकता है।$\sim Gm^2/r$

एक विस्फोट स्टार (एक प्रकार II कोर पतन सुपरनोवा) में किमी, किमी और किमी। मुख्य द्रव्यमान और लिफाफा द्रव्यमान । घने कोर ज्यादातर लोहे से बने होते हैं और इलेक्ट्रॉन अध: पतन के दबाव द्वारा समर्थित होते हैं । स्टार को "ईंधन से बाहर चलाने" के लिए कहा जाता है क्योंकि लोहे के नाभिक के साथ संलयन प्रतिक्रियाएं महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा नहीं छोड़ती हैं।$R_0\sim 10^4$$R\sim 10$$r \sim 10^8$$M \sim 1.2M_{\odot}$$m \sim 10M_{\odot}$

पतन शुरू हो जाता है क्योंकि कोर के चारों ओर परमाणु जलता रहता है और इसलिए कोर द्रव्यमान धीरे-धीरे बढ़ता है और जैसा कि ऐसा होता है, यह धीरे-धीरे सिकुड़ जाता है (अध: पतन के दबाव द्वारा समर्थित संरचनाओं की एक विशिष्टता), घनत्व बढ़ता है और फिर एक अस्थिरता इलेक्ट्रॉन द्वारा पेश की जाती है लोहे के नाभिक की प्रतिक्रियाओं या फोटोडिसाइनग्रिगेशन पर कब्जा। किसी भी तरह से, इलेक्ट्रॉनों (जो कि कोर के लिए समर्थन प्रदान कर रहे हैं) न्यूट्रॉन बनाने के लिए प्रोटॉन द्वारा बंद कर दिए जाते हैं और कोर एक एक फ्री फॉल टाइमस्केल पर गिर जाते हैं !$\sim 1$

मजबूत परमाणु बल और न्यूट्रॉन अध: पतन के दबाव से पतन रुका हुआ है। कोर उछलता है; एक सदमे की लहर बाहर की ओर यात्रा करती है; अधिकांश गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा को न्यूट्रिनो में संग्रहीत किया जाता है और इसका एक हिस्सा न्यूट्रिनो से बचने से पहले सदमे में स्थानांतरित किया जाता है, जिससे बाहरी लिफाफा दूर हो जाता है। इसका एक उत्कृष्ट वर्णनात्मक खाता और पिछले पैराग्राफ को वूसली और जंका (2005) में पढ़ा जा सकता है ।

कुछ संख्या में लगाना।

$$GM^2/R = 4\times 10^{46}\ {\rm J}$$ $$Gm^2/r = 3\times 10^{44}\ {\rm J}$$

तो किसी को केवल आदेश के हस्तांतरण के 1% को कोरोप्ज की जारी संभावित ऊर्जा को लिफाफे में स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है ताकि सुपरोवा विस्फोट हो सके। यह वास्तव में अभी तक विस्तार से नहीं समझा गया है, हालांकि किसी तरह सुपरनोवा इसे करने का एक तरीका खोजता है।

एक महत्वपूर्ण बिंदु यह है कि तेजी से पतन केवल तारे के मूल में होता है। यदि पूरा तारा एक के रूप में ढह जाता है, तो अधिकांश गुरुत्वाकर्षण क्षमता ऊर्जा विकिरण और न्यूट्रिनो के रूप में बच जाएगी और पतन को उलटने के लिए अपर्याप्त ऊर्जा भी होगी। में कोर पतन मॉडल जारी गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा का, सबसे अधिक (90% +) है न्युट्रीनो के रूप में खो दिया है, लेकिन क्या रहता है अभी भी आसानी से uncollapsed निकल के लिए पर्याप्त है लिफाफा । ढह गया कोर बंधा रहता है और न्यूट्रॉन स्टार या ब्लैक होल बन जाता है।

विस्फोट करने के लिए एक तारा (एक सफेद बौना) पैदा करने का दूसरा तरीका एक थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया है। अगर परमाणु संलयन प्रतिक्रियाओं में कार्बन और ऑक्सीजन को प्रज्वलित किया जा सकता है, तो सफेद बौने की गुरुत्वाकर्षण बाध्यकारी ऊर्जा को पार करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा जारी की जाती है। ये प्रकार Ia सुपरनोवा हैं।

Comments

यह ध्यान देने योग्य है कि कोर पतन सुपरनोवा के मॉडल आम तौर पर सुपरनोवा का लगातार उत्पादन करने में विफल रहे हैं। सिमुलेशन में आमतौर पर झटका रुकता है, और जब ऐसा नहीं होता है, तो भी सिमुलेशन में आमतौर पर मनाया प्रकाशिकाओं के मिलान में कठिनाई होती है। इस पत्र का परिचय क्षेत्र की कुछ कठिनाइयों का एक अच्छा परिचय प्रस्तुत करता है: adsabs.harvard.edu/abs/2012ApJ...746..106P

— J. O'Brien Antognini

मेरा प्रश्न मोटे तौर पर यह होगा कि यह असमानता के बिंदु के रूप में असमान रूप से संक्रमण के बजाय विस्फोट क्यों करता है, जो भी पैरामीटर स्पेस के माध्यम से घूमता है। क्या प्रमुख बिंदु यह है कि जब आपके पास प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों को एक साथ जाम करने के लिए पर्याप्त तापमान / घनत्व होता है, तो अचानक से जो कुछ भी हो रहा है, उसे हटा देता है, इसलिए यह गिरता है, घनत्व को और बढ़ा सकता है, अधिक हटा सकता है ... लेकिन फिर से क्यों isn ' टी कि एक प्रक्रिया है कि "धीरे" कर सकते हैं रैंप और कुछ स्थिरता बनाए रखने के लिए? निश्चित रूप से तारा बिना किसी इलेक्ट्रॉन कैप्चर के सभी इलेक्ट्रॉन कैप्चर से नहीं जाता है?

— निक टी

@ J.O.BrienAntognini वास्तव में, मॉडल आवश्यक रूप से काम करने के लिए संघर्ष कर सकते हैं कि आवश्यक ऊर्जा का 1% कैसे हस्तांतरित किया जाए - जैसा कि मैंने ऊपर बताया। लेकिन असली सितारों ने इसका पता लगा लिया है और कोई भी विवाद नहीं करता है कि ऊर्जा का स्रोत क्या है।

— रोब जेफ्रीज

@ यह वास्तव में एक अस्थिर अस्थिरता है। इलेक्ट्रॉन कैप्चर एक थ्रेशोल्ड घनत्व पर होता है क्योंकि पतित इलेक्ट्रॉनों में एक अलग, घनत्व-निर्भर अधिकतम ऊर्जा होती है (उनके पास मैक्सवेलियन वितरण नहीं होता है)। इलेक्ट्रॉनों के इस गायब होने से दबाव कम हो जाता है, इसलिए तारा ढह जाता है, जिससे घनत्व बढ़ जाता है और इसलिए पतित इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम ऊर्जा होती है, जिससे वे अधिक से अधिक न्यूट्रॉनाइजेशन में भाग ले सकते हैं। परिणाम शुरुआत के एक सेकंड के भीतर कुल पतन है।

— रोब जेफ्रीज

@RobJeffries यह सच है, हालांकि यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह बहुत अच्छी तरह से हो सकता है कि बड़े पैमाने पर सितारों का एक बड़ा अंश जो सुपरनोवा विफल हो गया है! इसलिए जब कुछ सितारों ने निश्चित रूप से इसे समझ लिया है, तो जरूरी नहीं कि यह मामला उनके पास ही हो! कुछ ढीली बाधाएँ हैं जो 5 से 50% के बीच कहीं भी असफल सुपरनोवा का अंश डालती हैं

— J. O'Brien Antognini

Answer 2

अधिक सरल मोड़ में जवाब देने के लिए। (हां बहुत सरलीकृत, लेकिन यह मूल अवधारणा को पेश करना चाहिए)।

हाइड्रोजन जैसे हीलियम को हाइड्रोजन के रूप में संलयन के बीच परमाणु संलयन द्वारा एक स्टार "जलता है"। उस जलने की ऊष्मा और ऊर्जा उसे धारण करने वाले तारे के अंदर स्थित पदार्थ पर लगातार धकेलती है। फ्यूज़िंग हाइड्रोजन इसे केंद्र में ढहने से रोकने के लिए पर्याप्त ऊर्जा उत्पन्न करता है।

जैसे-जैसे तारा ईंधन से बाहर निकलने लगता है कि "आग" ठंडा हो जाता है, और बाहर धक्का कमजोर हो जाता है।

अंततः धक्का स्टार को अलग रखने के लिए पर्याप्त नहीं है और यह सब एक साथ वापस आता है। उस पतन से भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है जो विस्फोट का कारण बनती है।

Comments

"जैसे-जैसे तारा ईंधन से बाहर निकलने लगता है कि" आग "ठंडा हो जाता है, और बाहर धक्का कमजोर हो जाता है।" सुपरनोवा विस्फोट होने तक एक तारे के मूल में तापमान जीवन भर बढ़ता रहता है।

— रोब जैफ्री

@RobJeffries मैं एक विशेषज्ञ होने का दावा नहीं करता, लेकिन मेरी समझ यह है कि गुरुत्वाकर्षण के कारण निरंतर संलयन से गर्मी के बजाय संभावित ऊर्जा जारी होती है? "आग" ठंडा हो गया है लेकिन अन्य कारक खत्म हो रहे हैं।

— टिम बी

गर्मी में गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा का रूपांतरण न्यूनतम रूप से कम है। तापमान में वृद्धि वास्तव में कोर में भारी और भारी तत्वों के निरंतर संलयन के कारण है। उदाहरण के लिए, इस विकी पृष्ठ को पढ़ें ।

— जेफायर

अच्छा और छोटा है, लेकिन मैं "जेफ" शब्द को उस विवरण में जोड़ दूंगा जैसा कि रोब जेफ्रीस ने किया था। यह ज्वलंत है और आपके विवरण को "विस्फोट के कारण" से अधिक अच्छी तरह से समाप्त कर देगा

— माइक वाइज

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