Gravitacijski kolaps

Iz Wikipedije, besplatne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretraživanje
Model mehanizma gravitacionog kolapsa

Gravitacijski kolaps je brzo sabijanje objekata pod utjecajem gravitacijskih sila , jedan od osnovnih načina formiranja objekata u svemiru . Gravitacijski kolaps također uzrokuje da se oblaci plina razbiju na zasebne nakupine, u slučaju formiranja zvijezda, koje se nazivaju kugle . Dakle, jednolična raspodjela tvari tvori jate galaksija, same galaksije i pojedine zvijezde. Tijekom razvoja pojedine zvijezde, kolaps prestaje uslijed početka termonuklearnih reakcija, koje povećavaju temperaturu i, shodno tome, pritisak plina [1] .

Za objekte velike gustoće, poput bijelih patuljaka i neutronskih zvijezda, gravitacijskom kolapsu odolijeva pritisak degeneriranog plina, odnosno neutrona; međutim, postoji apsolutna granica Oppenheimera - Volkova , iza koje ne postoje fizički mehanizmi da se odupru kolapsu, uslijed čega se prilično masivna (više od 2,2 M ) neutronska zvijezda pretvara u crnu rupu . Gravitacijski kolaps zvjezdanih jezgara u neutronsku zvijezdu ili crnu rupu uzrokuje širenje vanjske ljuske pod djelovanjem oslobođene energije, stvarajući fenomen supernove [2] .

Gravitacijski kolaps plinskih oblaka

Dovoljno veliki oblaci plina u svemiru gube uniformnu raspodjelu gustoće zbog slučajnih fluktuacija. Proces olakšavaju gravitacijske sile koje ujedinjuju ugruške tvari, ali je ometano povećanje tlaka i temperature plina. Međutim, oblaci niske gustoće su prozirni za infracrveno zračenje, a nakon početka gravitacijski kolaps se nastavlja [1] .

Gravitacijski kolaps tokom formiranja zvijezda

Manji oblaci plina, u hiljadama i desetinama hiljada solarnih masa, dok se komprimiraju, prema proračunima, raspadaju se na još manje koji odgovaraju masi Sunca, manjoj od nje i većoj od desetine (rjeđe stotine) puta . Takvi ugrušci u srednjoj fazi transformacije u protozvijezdu nazivaju se globule . Proračuni pokazuju da brzina formiranja zvijezda ovisi o masi kugli, a ako je za mase desetina solarnih masa to milijune godina, onda je za masu Sunca čak manje od desetina, pa čak i stotina milijuna godina. U toku formiranja zvijezde, u prisustvu dovoljnog ugaonog momenta, umjesto jedne ili više zvijezda, od globule se formira zvijezda sa planetarnim sistemom, a dolazi do prijenosa ugaonog momenta sa jezgra koje se urušava na protoplanetarni disk zbog magnetskog polja rotirajućeg jezgra protozvijezde [3] .

Neograničeni gravitacijski kolaps zvijezde

Kada energija termonuklearne fuzije u jezgru masivne zvijezde više nije u stanju odoljeti gravitaciji, ona "pada na sebe" (skuplja se) brzinom koja doseže 70 000 km / s (što je približno jednako 0,23 brzine svjetlosti - s ), a to dovodi do brzog povećanja temperature i gustoće. Ostatak ovisi o masi i strukturi jezgra koje se raspada: degenerirana jezgra s malom masom, koja tvore neutronske zvijezde, degenerirana jezgra veće mase, koja se uglavnom potpuno raspadaju u crne rupe, i nedegenerirana jezgra koja prolaze fuziju.

Početni kolaps degeneriranih jezgri ubrzan je beta raspadom, fotodisintegracijom i hvatanjem elektrona, što uzrokuje eksploziju elektronskih neutrina . Kako se gustoća povećava, emisija neutrina se prekida, budući da ih zahvaća jezgra. Unutrašnje jezgro na kraju dostiže obično 30 km u promjeru i gustoći koja se može uporediti s atomskom jezgrom, a pritisak neutronske degeneracije pokušava zaustaviti kolaps. Ako je masa jezgre veća od 15 M ( mase Sunca ), tada degeneracija neutrona nije dovoljna da zaustavi kolaps zvijezde i ona postaje crna rupa.

U jezgrama s manjom masom kolaps prestaje, a novonastalo neutronsko jezgro ima početnu temperaturu od oko 100 milijardi kelvina, što je 6000 puta više od temperature Sunčevog jezgra. Na ovoj temperaturi, neutrino-antineutrinski parovi svih aroma učinkovito se stvaraju toplinskim zračenjem. Ovi toplinski neutrini su nekoliko puta češći od neutrina sa elektronskim zahvatom. Oko 10 46 džula, oko 10% mase zvijezde u mirovanju pretvoreno je u neutrino s deset oslobađanja, što je glavni rezultat događaja. Naglo zaustavljeno urušavanje jezgre oporavlja se i stvara udarni val koji se zaustavlja unutar milisekundi u vanjskom jezgru jer se energija gubi zbog disocijacije teških elemenata. Postupak, koji nije u potpunosti shvaćen, neophodan je kako bi vanjski slojevi jezgre mogli apsorbirati oko 10 44 džula (1 neprijatelja ) neutrinskog impulsa, stvarajući vidljivu svjetlinu, iako postoje i druge teorije o tome kako "podgrijati" eksplozija.

Određena masa materijala iz vanjske ljuske pada natrag na neutronsku zvijezdu, a za jezgre veće od 8 M postoji dovoljna margina za stvaranje crne rupe. Ovo rezervno djelovanje smanjit će generiranu kinetičku energiju i masu izbačenog radioaktivnog materijala, ali u nekim situacijama može generirati i relativističke mlazove koji dovode do eksplozije gama zraka ili izuzetno svjetleće supernove.

Raspad masivnog nedegeneriranog jezgra dovest će do daljnje fuzije. Kad nuklearni kolaps započne nestabilnošću u paru, počinje fuzija kisika i kolaps se može zaustaviti. Za mase jezgre od 40-60 M the, kolaps prestaje i zvijezda ostaje netaknuta, ali će se kolaps opet dogoditi kada se formira veće jezgro. Za jezgre oko 60-130 M ☉, fuzija kisika i težih elemenata toliko je energična da se cijela zvijezda sruši, uzrokujući pojavu supernove. Na gornjem kraju raspona masa, supernova je neobično svijetla i izuzetno dugovječna - 56 Ni je izbačeno iz kolosalne mase. Za još veće mase jezgre, temperatura jezgre postaje dovoljno visoka da omogući fotodisintegraciju i jezgra se potpuno uruši u crnu rupu.

vidi takođe

Bilješke (uredi)

  1. 1 2 GRAVITATIONAL COLLAPSE | Enciklopedija oko svijeta . www.krugosvet.ru . Datum liječenja: 15. april 2021.
  2. Apod: 14. april 2003. - Gravitacijski kolaps . www.astronet.ru . Datum liječenja: 15. april 2021.
  3. Zvjezdana formacija - Enciklopedija fizike . www.femto.com.ua . Datum liječenja: 15. april 2021.

Linkovi