Supernovae: The Deaths of Massive Stars

Supernovae zijn de meest destructieve dingen die sterren kunnen overkomen die massiever zijn dan de zon. Wanneer deze catastrofale explosies plaatsvinden, laten ze voldoende licht vrij om de melkweg te overtreffen waar de ster bestond. Dat is het veel van energie die vrijkomt in de vorm van zichtbaar licht en andere straling! Ze kunnen de ster ook uit elkaar blazen.

Er zijn twee bekende soorten supernovae. Elk type heeft zijn eigen specifieke kenmerken en dynamiek. Laten we eens kijken wat supernovae zijn en hoe ze tot stand komen in de melkweg.

Om een ​​supernova te begrijpen, is het belangrijk om een ​​paar dingen over sterren te weten. Ze brengen het grootste deel van hun leven door met een periode van activiteit genaamd het zijn op de hoofdreeks. Het begint wanneer kernfusie ontbrandt in de stellaire kern. Het eindigt wanneer de ster de waterstof heeft verbruikt die nodig is om die fusie in stand te houden en begint zwaardere elementen te smelten.

Zodra een ster de hoofdreeks verlaat, bepaalt zijn massa wat er daarna gebeurt. Voor type I supernovae, die voorkomen in dubbelstersystemen, doorlopen sterren die ongeveer 1,4 keer de massa van onze zon zijn verschillende fasen. Ze gaan van het samensmelten van waterstof naar het samensmelten van helium. Op dat moment heeft de kern van de ster niet de temperatuur die hoog genoeg is om koolstof te smelten, en komt deze dus in een superrood-gigantische fase. De buitenste omhulling van de ster verdwijnt langzaam in het omringende medium en laat een witte dwerg achter (de resterende koolstof / zuurstofkern van de oorspronkelijke ster)

Kortom, de witte dwerg heeft een sterke zwaartekracht die materiaal aantrekt van zijn metgezel. Dat "sterrenspul" verzamelt zich in een schijf rond de witte dwerg, bekend als een accretieschijf. Naarmate het materiaal zich ophoopt, valt het op de ster. Dat verhoogt de massa van de witte dwerg. Naarmate de massa toeneemt tot ongeveer 1,38 keer de massa van onze zon, barst de ster uit in een gewelddadige explosie die bekend staat als een Type I supernova.

Er zijn enkele variaties op dit thema, zoals het samenvoegen van twee witte dwergen (in plaats van de ophoping van materiaal van een hoofdvolgorde ster op zijn dwerggenoot).

In tegenstelling tot Type I supernovae, gebeuren Type II supernovae met zeer massieve sterren. Wanneer een van deze monsters het einde van zijn leven bereikt, gaat het snel. Terwijl sterren zoals onze zon niet genoeg energie in hun kernen hebben om fusie voorbij koolstof, groter, te ondersteunen sterren (meer dan acht keer de massa van onze zon) zullen elementen uiteindelijk helemaal samensmelten tot in het kern. IJzerfusie kost meer energie dan de ster beschikbaar heeft. Zodra zo'n ster ijzer probeert te versmelten, is een catastrofaal einde onvermijdelijk.

Zodra de fusie ophoudt in de kern, zal de kern samentrekken als gevolg van de enorme zwaartekracht en het buitenste deel van de ster "valt" op de kern en terugkaatst om een ​​enorme explosie te creëren. Afhankelijk van de massa van de kern, wordt deze een neutronenster of zwart gat.

Als de massa van de kern tussen 1,4 en 3,0 maal de massa van de zon is, wordt de kern een neutronenster. Dit is gewoon een grote bal van neutronen, heel dicht op elkaar gepakt door zwaartekracht. Het gebeurt wanneer de kern samentrekt en een proces ondergaat dat bekend staat als neutronisatie. Dat is waar de protonen in de kern botsen met zeer hoog-energetische elektronen om neutronen te creëren. Terwijl dit gebeurt, verstijft de kern en stuurt schokgolven door het materiaal dat op de kern valt. Het buitenste materiaal van de ster wordt vervolgens in het omringende medium gedreven waardoor de supernova ontstaat. Dit gebeurt allemaal heel snel.

Als de massa van de kern van de stervende ster groter is dan drie tot vijf keer de massa van de zon, dan zal de kern niet in staat zijn om zijn eigen immense zwaartekracht te dragen en zal in een zwart gat instorten. Dit proces creëert ook schokgolven die materiaal in het omringende medium drijven, waardoor dezelfde soort supernova ontstaat als het type explosie dat een neutronenster creëert.

In beide gevallen blijft de kern achter als een overblijfsel van de explosie, of er nu een neutronenster of een zwart gat wordt gemaakt. De rest van de ster wordt de ruimte in geblazen en zaait nabijgelegen ruimte (en nevels) met zware elementen die nodig zijn voor de vorming van andere sterren en planeten.

• Supernovae zijn er in twee smaken: Type 1 en Type II (met subtypen zoals Ia en IIa).
• Een supernova-explosie blaast een ster vaak uit elkaar en laat een enorme kern achter.
• Sommige supernova-explosies resulteren in de vorming van zwarte gaten met stellaire massa.
• Sterren zoals de zon sterven NIET als supernova.

Bewerkt en bijgewerkt door Carolyn Collins Petersen.