ידענים: התפרצות קרני גאמא | חורים שחורים | סופרנובות

מאת 8 בדצמבר 2010 11 תגובות

סוג חדש של סופרנובה מאלץ את האסטרונומים לחשוב מחדש על חייהם של הכוכבים הגדולים ביותר

סופרנובה

סופרנובה

מאת: מייקל מוייר

כשיקיץ הקץ על השמש שלנו בעוד כחמישה מיליארד שנים, היא תתפוגג ותהפוך לננס לבן ובלתי פעיל. כוכבים גדולים יותר כבים בתהליך של פיצוץ. אם המסה שלהם גדולה יותר מפי 10 ממסת השמש שלנו הם קורסים בעוצמה גדולה דיה כדי להצית סופרנובה, אחד המאורעות עתירי האנרגיה ביותר ביקום. זה עשרות שנים האסטרונומים חושדים שקיים סוג של התפוצצות כוכבית עוד יותר גדולה: סופרנובה מסוג "אי-יציבות זוגות" (pair-instability), שהאנרגיה שלה גדולה פי 100 מן האנרגיה של סופרנובה רגילה. בשנה האחרונה גילו אותה סוף סוף שני צוותי אסטרונומים, וסרטטו בבת אחת גבול חדש לגודל שאליו יכולים להגיע דברים ביקום שלנו.

בכל הכוכבים מתקיים איזון בין כוח הכבידה ובין הלחץ. בשעה שיסודות קלים כגון מימן מתמזגים (כלומר, עוברים מיזוג או היתוך גרעיני) בליבתו של כוכב, התגובות יוצרות פוטונים שמפעילים לחץ כלפי חוץ ומאזנים את משיכת הכבידה. בכוכבים גדולים יותר הלחץ בליבה גבוה דיו כדי למזג יסודות כבדים יותר כגון חמצן ופחמן, תהליך שיוצר עוד יותר פוטונים. אבל בכוכבים גדולים יותר מכ-100 מסות שמש אין זה פשוט כל כך. כשגרעיני החמצן מתחילים להתמזג זה עם זה, התגובה משחררת פוטונים אנרגטיים כל כך עד שהם הופכים באופן ספונטני לזוגות של אלקטרון ופוזיטרון. בלי פוטונים אין לחץ שמופעל כלפי חוץ, והכוכב מתחיל לקרוס.

יש שתי אפשרויות למה שיקרה בהמשך. הקריסה יכולה ליצור עוד יותר לחץ, שיצית די חמצן כדי ליצור פרץ אנרגיה. הפרץ הזה חזק דיו כדי להעיף את השכבות החיצוניות של הכוכב, אבל לא כדי ליצור סופרנובה מלאה. המחזור הזה יכול לחזור על עצמו בפעימות (פולסים), ואסטרונומים מכנים מצב כזה בשם סופרנובת אי-יציבות זוגות "פועמת". הפעימות נמשכות עד שהכוכב מאבד די מסה כדי לסיים את חייו בסופרנובה רגילה. קבוצת מחקר בראשות רוברט מ' קווימבי מן המכון הטכנולוגי של קליפורניה (קלטק) הודיעה שהיא זיהתה סופרנובה כזו ושלחה מאמר בנושא לפרסום.

אם הכוכב גדול ממש, וכאן אנחנו מדברים על יותר מ-130 מסות שמש, אז הקריסה מתרחשת מהר כל כך וצוברת כל כך הרבה התמד עד שאפילו מיזוג חמצן אינו יכול לעצור אותה. כל כך הרבה אנרגיה מתפתחת במרחב צר כל כך עד שלבסוף כל המערך הזה מתפוצץ, ואינו משאיר מאחוריו כלום. זה "הדבר האמיתי, הכי גדול שיש," אומר אבישי גל-ים, אסטרונום במכון ויצמן למדע ברחובות, שהקבוצה שלו טוענת במאמר שהתפרסם לאחרונה בכתב העת Nature שהיא הראשונה שגילתה סופרנובת אי-יציבות זוגות מלאה (סיינטיפיק אמריקן שייכת לקבוצת ההוצאה לאור של Nature).

לפני הממצאים האלה, טענו רוב האסטרונומים שכוכבים ענקיים בגלקסיות סמוכות משילים את רוב המסה שלהם לפני שהם גוועים, כך שסופרנובת אי-יציבות זוגות אינה בגדר האפשר. כעת חושבים מחדש על הרעיונות האלה, לאחר שההתפוצצויות הגדולות ביותר האלה הוכיחו את קיומן בסגנון מרהיב עין.

11 תגובות ל “אסטרונומיה – תיאוריית המפץ הענק”

  1. צבי

    איציק,
    לוח הזמנים הרלוונטי לסופר נובה אינו מרגע ששני אטומי המימן האחרונים התמזגו, וזאת כיוון שאין הכרח שבשכבות החיצצוניות שלהכוכב זה יקרה – מה שרלוונטי הוא מה שקורה בליבה.
    בליבת כוכב שיפוך לסופרנובה, מותך החמצן להליום והוא מותך לפחמן וחמצן ואח"כ ליסודות יותר ויותר כבדים עד לברזל. תהליכי הבעירה האחרונים נמשכים סד"ג של ימים-שעות מרגע שהחלו ועד לסופרנובה. בשלב מסויים, כאשר הלחץ הולך וגובר והליבה כבר עשויה ברזל וצפופה מאד (מוחזקת ע"י לחץ ניוון של אלקטרונים בדומה לננס לבן), קורה האירוע שמתחיל את הסופרנובה – האלקטרונים והפרוטונים כל כך אנרגטיים (בשל לחץ הניוון) שפתאום, נהיה כדאי להם מבחינה אנרגטית להפוך לניוטרון.
    התהליך הזה מקטין את נפח הליבה וכך, הליבה מתכווצת ונהיית צפופה יותר – כלומר כדאי לאלקטרונים ולפרוונים נוספים לההיפך לאלקטרון וכך, בתוך סד"ג של שנייה נהפכת כל ליבת הכוכב לכדור ניוטרונים (כוכב ניוטרונים).
    המעטפת, שמעתה כלום לא מחזיק אותה קורסת פנימה ואם פגיעתה בפני כדור הניוטרונים מועפת חזרה ויוצרת גל הלם – זוהי הסופרנובה

  2. קורניליוס

    רגע, משהו בלבל אותי, מה לגבי הפיכת המסה לחור שחור או ננס לבן? זה קורה אחרי הסופרנובה, במקום?

  3. איציק ג

    ומה עם השאלה שלי ? מישהו יכול לתת לוח זמנים ?

  4. ר.ח רפאי.ם

    יאיר
    התשובה נמצאת בגוף הכתבה:
    'יש שתי אפשרויות למה שיקרה בהמשך. הקריסה יכולה ליצור עוד יותר לחץ, שיצית די חמצן כדי ליצור פרץ אנרגיה. הפרץ הזה חזק דיו כדי להעיף את השכבות החיצוניות של הכוכב, אבל לא כדי ליצור סופרנובה מלאה. המחזור הזה יכול לחזור על עצמו בפעימות (פולסים), ואסטרונומים מכנים מצב כזה בשם סופרנובת אי-יציבות זוגות "פועמת". הפעימות נמשכות עד שהכוכב מאבד די מסה כדי לסיים את חייו בסופרנובה רגילה.'
    כאשר המסה של הכוכב היא כל כך אדירה, הכוכב מאבד מסה מסוימת- עד לגבול מסוים- שבאותו גבול הכוכב מתפוצץ כסופרנובה.
    אין לי ידע פורמלי בנושאים הללו, אבל ממה שהבנתי, העניין קשור בפוטונים. כאשר כוכב מסדר גודל כזה מסיים את חייו, בשלב מסוים בתהליך הזה נוצרים פוטונים 'אנרגטיים כל כך עד שהם הופכים באופן ספונטני לזוגות של אלקטרון ופוזיטרון. בלי פוטונים אין לחץ שמופעל כלפי חוץ, והכוכב מתחיל לקרוס.'
    כלומר, מתחילה קריסה לאותו גבול שבו הכוכב יאבד מסה מסוימת שתאפשר לכוכב להתפוצץ כסופרנובה, וזה לא קורה בבת אחת. מפני שאם הכוכב מאבד מסה שעדיין לא מגיעה לאותו גבול מסוים בכדי לייצר סופרנובה, הכוכב 'צריך' לאבד עוד מסה עד לאותו גבול מסוים שבו תתאפשר סופרנובה. (לפחות זה מה שהבנתי).

  5. יאיר

    נו, לאף אחד מהגאונים כאן אין תשובה בשבילי?

  6. איציק ג

    כמה זמן לוקח עד לפיצוץ בהיווצרות הסופר נובה ? נניח מרגע שזוג אטומי המימן האחרון התמזג ?

  7. רפאל

    יאיר , אף אחד לא יענה לך פה , מתעלמים ממי שאינו מנדב תיאוריות מופרכות. תמציא איזו שטות ניו אייג'ית ותקבל את כל ההסברים שתרצה

  8. יאיר

    לא הבנתי משהו, מדוע אחרי הקריסה נוצר שוב פיצוץ כלפי חוץ? הרי אמרנו שהדלק הגרעיני של הכוכב נגמר ואז כוח הכבידה העצום גורם לכוכב לקרוס פנימה לתוך עצמו, אם כך מדוע הוא לא נשאר גוש קטן ודחוס מאד של חומר? מה גורם לו שוב להתפוצץ כלפי חוץ?

    תודה מראש.

  9. ר.ח רפאי.ם

    כשיתגלו ויתאפשר למדוד התפוצצויות יותר חזקות (כמו של מיזוג כוכבי ניטרונים), יגלו שאותם הכוכבים יוצרים חורים במרחב בדמות חורים שחורים. :)

הוספת תגובה

  • (will not be published)