Teoria mniejszego wybuchu

Laibach - Take me to heaven

Chyba każdy słyszał o supernowych. Niemal każdy wie, że są to spektakularne wybuchy gwiazd. Nie wszyscy zdają sobie sprawę, że dzięki nim możemy istnieć i żyć, bo rozsiewają one po kosmosie ciężkie pierwiastki. Mało kto wie, że nie są to „po prostu” eksplozje gwiazd (cokolwiek by to miało znaczyć). Supernowe, które przyćmiewają swoją jasnością całe galaktyki, a w pewnym sensie nawet calusieńki wszechświat, to wynik monumentalnego zderzenia efektów relatywistycznych i fizyki kwantowej.

Przez miliony lat (nie miliardy bo mowa o gwiazdach jakieś dwadzieścia pięć razy cięższych od Słońca) istnieje pewna równowaga. Miliony milionów milionów milionów milionów kilogramów wodoru i helu nieustannie zgniata siła grawitacji. Jednocześnie w jądrze zachodzi fuzja nuklearna: jądra lekkich atomów łączą się w cięższe wydzielając przy tym energię. Centrum gwiazdy rozgrzewane jest do milionów stopni Celsjusza. Powstające ciśnienie równoważy ciężar zewnętrznych warstw. Przychodzi jednak moment gdy „paliwo” gwiazdy się wyczerpuje. W jądrze dominują ciężkie atomy i ustaje fuzja, nic nie podtrzymuje ogromnej masy przed grawitacyjnym kolapsem.

Chętnie przeczytam co Was najbardziej zdumiewa w całym procesie. Dla mnie może to być fakt, że obiekt o średnicy miliona kilometrów może tak nagle pójść w diabły. Gdy tylko ustanie fuzja nuklearna w ciągu zaledwie jednej dziesiątej sekundy żelazne jądro gwiazdy zostaje zmiażdżone z rozmiaru Ziemi do zaledwie kilku kilometrów. Nie podtrzymywane przez ciśnienie nuklearnego pieca, zewnętrzne warstwy gwiazdy mogą wreszcie runąć w dół i robią to z prędkością przekraczającą 15% prędkości światła (czyli jakieś 45 milionów metrów na sekundę).

Kolaps jest tak potężny, a elektrony i protony zostają zgniecione do tego stopnia, że zmiażdżone łączą się w neutrony, wydzielając ogrom energii. Znaczna jej część to emisja cząsteczek znanych jako neutrino, które emitują wszystkie gwiazdy przez całe swoje życie. Gdy jądro zmienia się kulę neutronów o promieniu 20 kilometrów, przez dziesięć sekund, emisja neutrin tej jednej gwiazdy jest większa niż wszystkich gwiazd w całym widzialnym wszechświecie. Pozwólcie, że powtórzę – gdybyśmy mogli widzieć neutrina, przez kilka sekund, jedna supernowa przyćmiewała by cały wszechświat.

Kolaps jądra kończy się, gdy około 4% masy gwiazdy zmieni się w jednolitą bryłę zbitych neutronów. Pozostałe 96% masy, które jak wspominałem, runęło na jądro z relatywistyczną prędkością, zderza się z nowopowstałą gwiazdą neutronową. Powstaje kolosalna fala uderzeniowa. Jest tak silna że nie tylko wyrzuca cały ten materiał w przestrzeń, ale jednocześnie powoduje jego fuzję nuklearną. To co zachodziło w jądrze przez miliony lat, teraz w mgnieniu oka dzieje się w odrzucanym w kosmos materiale. I to bardziej, bo nie kończy się na syntezie żelaza. Powstają wszystkie cięższe pierwiastki, od kobaltu używanego w akumulatorach, przez złoto w biżuterii aż po pluton, który po miliardach lat może oddać drobne okruszki energii supernowej w elektrowniach jądrowych i bombach.

Tej straszliwej fali uderzeniowej towarzyszy potworny rozbłysk rywalizujący z jasnością całej galaktyki. W 1054 roku na niebie pojawiła się „nowa” gwiazda, którą przez trzy tygodnie widać było nawet za dnia. Tak wyglądała supernowa SN 1054 z odległości sześciu i pół tysiąca lat świetlnych.

Tak wygląda supernowa typu drugiego, w przypadku gwiazdy o masie dwudziestu pięciu słońc. Pozostaje po niej gwiazda neutronowa. Łyżeczka materii z takiej gwiazdy ważyłaby tyle co 1 600 000 000 dziobaków. Jak wspominałem – chętnie przeczytałbym co Was najbardziej zdumiewa w tej kosmicznej katastrofie (może tutaj?).

Platypus In Space - musiałem wrzucić obrazek z dziobakiem w kosmosie. :)
SN_1054 - tysiąc lat po wybuchu, Mgławica Kraba ma już 11 lat świetlnych średnicy.