Чому матерія залишається згорнутою в ядрі після вибуху наднової?

Після вибуху наднової зірки може перетворитися на білого карлика, нейтронної зірки, чорної діри або просто зоряного залишку пилу та газу.

Виключаючи останній випадок, чому і як основне речовина зірки залишається розваленим після такої події, коли матерія лопне і розсипається в просторі?

Для того, щоб "щось підірвати", вам потрібно звільнити більше енергії, ніж його зв'язуюча енергія, і мати спосіб захоплення цієї енергії, щоб вона не змогла вирватися іншим способом.

У центрі сверхнового колапсу ядра - радіус 10 км, $1.4 M_{\odot}$куля (майже) нейтронів. Його гравітаційна енергія зв’язку є$\sim GM^2/R = 5\times 10^{46}$ Дж.

Це майже саме те, скільки енергії вивільняється при розпаді ядра набагато більшого розміру (тобто енергія наднової починається гравітаційно) і оскільки частина цієї енергії переходить в дисоціюючі ядра заліза і створює нейтрони (обидва ендотермічні процесів) і більшість решти тікає у вигляді нейтрино, тоді не може бути достатньо енергії для розв’язування ядра. Тільки незначна частина (1%) ця енергія передається конверту оригінальної зірки, так як він має набагато більший радіус (принаймні , 5 порядків), є досить , щоб подолати свою гравітаційну енергію зв'язку і підірвати його у космос.

Справа супернової типу Ia (вибухає білий карлик) зовсім інша. Тут джерело енергії є не гравітаційним колапсом, а термоядерною детонацією всього вуглецю та кисню, що входять до складу білого карлика, для утворення пікових елементів заліза. Цей екзотермічний процес швидко вивільняє достатню кількість енергії, щоб розв'язати початкову зірку (наприклад, дивіться тут ), і вона повністю знищується.

Чого не вистачає у вищезазначених поясненнях, - це те, що насправді відбувається, що взагалі спричинює будь-який вибух.

Я збираюся вкрасти у xkcd, щоб допомогти у цьому:

https://what-if.xkcd.com/73/

Ось стаття з Інституту Макса Планка, яка глибоко розповідає про природу нейтринного аспекту:

https://www.mpg.de/11368641/neutrinos-supernovae

Зрештою, коли зірка вмирає, вона починає випромінювати нейтрино. Багато нейтрино ... з великою кількістю енергії. Тепер я впевнений, що ви думаєте, "що б це зробити ... вони нічого не важать". Але це буквально як поховання на футбольному стадіоні з мурашками ... є так багато нейтрино, що набирає стільки енергії, що вони буквально викликають видування зовнішньої речовини зірки назовні з достатньо великою енергією, щоб віднести її від сили тяжіння колодязь, що залишився.

А-а ... але як залишається будь-яка справа? Оскільки близько до центру гравітаційний колодязь є найглибшим, а також близько до центру будь-яка частинка (ядро / нейтрон) бомбардується приблизно однаково в усіх напрямках нейтрино ... тому загальний імпульс ефективно скасовується до нуля. Частина матерії трохи переміщена ... але потрапляє назад у дуже глибокий гравітаційний колодязь.

Я впевнений, що це було б видовищем ... на той короткий момент, перш ніж вас випарували нейтрино (і всю іншу енергію).

Знайшов відповідь на сайті NASA

Колапс відбувається так швидко, що він створює величезні ударні хвилі, які викликають вибух зовнішньої частини зірки!

Це означає, що ядро ​​якось виживає вибух

Після вибуху наднової подія може залишити компактний об'єкт у вигляді нейтронної зірки або чорної лунки. Об'єкт все ще може акредитувати такі матеріали, як, наприклад, від западної частини або його супутня зірка. Якщо об’єктом є нейтронна зірка, він може додатково обрушитися на чорний отвір.

Зауважте, що масивні зірки в діапазоні сонячної маси 50-150 можуть вибухнути в кінці наднової, не залишаючи жодного ядра через річ, яку називають "нестабільністю пари".

У зірки є дві протилежні сили, які зазвичай врівноважують один одного. Гравітація - це сила, яка індукує колапс, а тиск випромінювання в результаті реакцій синтезу всередині чинить опір тенденції до руйнування. Маленькі зірки, схожі на сонце, коли вони витратили більшу частину свого водневого палива, почнуть «спалювати» гелій і стануть червоними гігантами. Коли гелій закінчиться, вони зійдуть зі своїх зовнішніх шарів у нову і обрушаться, утворюючи білого карлика розміром із Землю. Ці білі карлики дивовижно щільні і важкі, тому що більша частина маси оригінальної зірки була стиснута в порівняно крихітний об’єм. Подальший колапс чинить опір силі, званій тиском виродження електронів.

Зірки, набагато більші за сонце, будуть надходити на плавкі елементи поза гелієм, нарощуючи шари послідовно важчих елементів, поки вони не досягнуть заліза. Для злиття елементів поза залізом потрібен вклад енергії, а не вироблення будь-якого, і ядерні пожежі згасають, тому позбавлені підтримки від тиску радіації зовнішні шари зірки руйнуються, викликаючи вибух наднової. Тиск виродження електронів недостатньо для запобігання більш різкого колапсу, ніж це відбувається зі значно меншими зірками. Відповідно до маси падаючої зірки, це призведе або до утворення нейтронної зірки, яка схожа на гігантське атомне ядро ​​неймовірної щільності близько 6 миль, але містить масу, еквівалентну кільком нашим сонцям, або вона руйнується далі, утворюючи особливість чорної діри, в якій матерія переходить у стан, не повністю зрозумілий науці. Наше сонце, до речі, діаметром 860 000 миль ..