Hvězdy, černé díry a galaxie
Přihlásit se
Hvězdy, černé díry a galaxie (7/18) · 11:58

Supernova Za vznikem supernovy je obrovská exploze

Navazuje na Měřítka ve vesmíru.
Když jsme se spolu loučili na konci minulého videa, měli jsme zralou masivní hvězdu. Hvězdu, která začala vytvářet jádro ze železa, které je pod obrovským vnitřním tlakem, protože se v jádru vytváří těžší prvky, jádro se stává hustším, pokračuje ve slučování více a více prvků, a tak se jádro stává hmotnější a hustší, mačká se samo do sebe. A již nefúzuje. Reakce už není exotermní. Pokud by se železo mělo sloučit, nebyl by to ani exotermický děj. Vyžadovalo by to energii. Ani by to nebylo něco, co by mohlo pomoci kompenzovat toto stlačování, tento růst hustoty jádra, takže tu máme železo, to se stává stále hmotnějším a hustším. A při určité hmotnosti, už poměrně vysoké hmotnosti, je jediná věc, která udržuje tuto formu od totálního zhroucení, a tu nazýváme tlak degenerovaného elektronového plynu. Napíši to zde. Tlak degenerovaného elektronového plynu. To znamená, že všechny tyto atomy železa jsou opravdu velmi blízko jeden druhému a jediné, co v této rané fázi brání všemu v totálním kolapsu, jsou elektrony, které jsou pevně stlačeny dohromady. Mluvíme tu o neuvěřitelně hustém stavu hmoty. Tlak degenerovaného elektronového plynu v podstatě říká, že elektrony nechtějí být na stejném místě ve stejný čas. Nechci zacházet do kvantové mechaniky, ale už do sebe nemohou být více vmáčknuty. Toto, alespoň dočasně, udržuje hvězdu od dalšího kolapsu. V případě méně masivní hvězdy, bílého trpaslíka, je to vlastně způsob, jakým bílý trpaslík udržuje svůj tvar. Díky tlaku degenerovaného elektronového plynu. Ale jak se železné jádro stává masivnějším a hustším a je tu větší gravitační tlak... Toto je teď naše jádro. Nakonec i tlak degenerovaného... Myslím, že bychom to mohli nazvat silou nebo tlakem... Tento vnější tlak, něco, co vše udržuje mimo kolaps... Dokonce i ten ustupuje. A pak tu máme něco, co se nazývá elektronový záchyt. Což znamená, že elektrony jsou v jádru zachyceny protony. Začínají se propadat do jádra. Je to druh opačného procesu k beta minus rozpadu, při kterém jsou zachyceny elektrony a protony přeměněny v neutrony, uvolňují se neutrina, ale můžete si představit, že se také uvolní enormní množství energie. To je jakýsi dočasný stav. A pak to najednou kolabuje ještě víc. Všechny protony se stávají neutrony, protože zachycují elektrony. A poté... Máme celé jádro, které se bortí do husté koule neutronů. Můžete se na ně dívat jako na opravdu obrovský atom, protože je to jen hustá koule neutronů. A ve stejnou chvíli, kdy probíhá kolaps, objeví se enormní množství energie, která je uvolněna v podobě neutrin. Řekl jsem, že neutrony jsou uvolněny? Ne, ne. Elektrony jsou zachytávány protony, protony se mění v neutrony, tuto hustou kouli neutronů, a v průběhu tohoto děje jsou uvolněna neutrina. Tyto elementární částice, ale nezabíhejme do detailů, ale jde o enormní množství energie. A této dynamice na rozdíl od ostatních zatím úplně nerozumíme, protože ve stejnou chvíli toto železné jádro prochází tímto: Nejprve se zastaví díky tlaku degenerovaného elektronového plynu, nakonec se však vzdá, protože je už tak masivní, a poté se hroutí do této husté koule neutronů, ale když vytvoří všechnu tuto energii, a není jasné jak – muselo by to být mnoho energie, nezapomínejte, že je to masivní hvězda, tudíž máte v této oblasti hodně hmoty –, ale toto je tolik energie, že to způsobí, že zbytek hvězdy exploduje směrem ven. V neuvěřitelně zářivé nebo energické explozi. To se nazývá supernova. Důvod, proč se to jmenuje nova, je, pochází to z... – nejsem na toto expert – z latinského slova „nový“. Poprvé, když lidé viděli novu, tak si mysleli, že to je nová hvězda. Možná hvězda nebyla dříve dostatečně zářívá, abychom ji viděli, ale pak se objevila nova, dostatečně zářivá, což vypadá, jako by se zrodila. Ale supernova je to, když máte opravdu masivní hvězdu a její jádro zkolabuje a energie je uvolněna k explozi zbytku hvězdy ven v neuvěřitelné rychlosti. Jen abyste si představili množství energie, které je uvolněno ze supernovy, může dočasně zastínit celou galaxii. Mluvíme o stovkách miliard hvězd. Nebo jinak. V tomto krátkém časovém úseku může být uvolněno tolik energie, jako uvolní Slunce za celou svou existenci. Toto jsou neuvěřitelné energické události. Máte materiál, který není v jádru a je vystřelován z hvězdy rychlostí značných procent rychlosti světla. Mluvíme o věcech, které jsou vystřeleny ven až 10 % rychlosti světla. To je 30 000 kilometrů za sekundu! To je téměř oběhnutí Země každou sekundu. Zde mluvíme o neuvěřitelných energických událostech. Když hvězda, původní hvězda... Toto jsou hrubé odhady, není zde pevný limit. Když původní hvězda dosáhne 9–20krát hmotnosti Slunce, pak bude supernovou a jádro se změní v to, co je nazýváno neutronovou hvězdou. Tu si můžete představit, jako zhuštěnou kouli neutronů. Abyste to pochopili, bude to něco možná tak dvakrát hmotnější než Slunce, plus minus, 1,5–3krát hmotnost Slunce. V objemu, který má průměr řádově v desítkách kilometrů. Hrubým odhadem je to průměr města. Neuvěřitelně husté průměrné město. A víme, o kolik je větší Slunce oproti Zemi a víme, o kolik je Země větší v porovnání s městem, ale toto je něco hmotnějšího než Slunce stlačené do města. Neuvěřitelně husté. Pokud by původní hvězda byla ještě hmotnější, pokud by dosáhla víc než dvacetkrát hmotnosti Slunce, pak by nepomohl ani tlak degenerovaného neutronového plynu a hvězda by se změnila v černou díru. Mohl bych zde zmínit mnoho podrobností. Je stále předmětem výzkumů, co se doopravdy děje uvnitř černé díry. Ale pak se změní v černou díru, kde se všechna hmota zhustí do nekonečně malého a hustého bodu, v něco, co je velmi těžké si představit. Jen abych vám to ujasnil, bude to více hmoty než třikrát hmotnost Slunce. Takže mluvíme o neuvěřitelně vysokém množství hmoty. Jen pro představu. Tady je pozůstatek supernovy. Toto je Krabí mlhovina, která je vzdálená asi 6 500 světelných let. V galaktickém smyslu, pokud přemýšlíme o naší galaxii, že má 100 000 světelných let v průměru, tak v tomto měřítku od nás není daleko. Ale je to enormní vzdálenost. Naše nejbližší hvězda je od nás vzdálená 4 světelné roky, Voyageru by při rychlosti 60 000 kilometrů za hodinu trvala cesta 80 000 let. Je to velmi... Jsou to jen 4 světelné roky, toto je 6 500 světelných let, ale o této supernově věříme, že vznikla před 1 000 lety, přímo uprostřed, a tak bychom zde, uprostřed, měli mít neutronovou hvězdu a tento mrak, tato tlaková vlna, kterou zde vidíte, to je materiál vylétávající ven ze supernovy přes 1 000 let. Průměr tohoto kulovitého materiálu je 6 světelných let. Tato vzdálenost je 6 světelných let. Je to enormně velký mrak tlakové vlny. Věříme, že naše sluneční soustava začala kondenzovat kvůli tlakové vlně utvořené supernovou relativně blízko nás. Jen abych naťukl další otázku, která byla pravděpodobně vznesena v minulém videu... A toto není stále dostatečně pochopeno... Mluvíme o tom, jak mohou být prvky jako železo nebo třeba nikl tvořeny uvnitř jádra masivních hvězd. Je zřejmé, že při explozi hvězdy je mnoho hmoty uvolněno do vesmíru. To je důvod, proč máme mnoho těchto prvků v tělech. Vlastně bychom nemohli existovat, pokud by tyto těžké látky nebyly utvářeny uvnitř jader primitivních hvězd, hvězd, které se staly supernovami před velmi dlouhou dobou. Nyní je otázka, jak tyto těžké látky vznikají? Jak získáváme všechny ostatní prvky periodické soustavy? Jak získáváme všechny ostatní těžší látky? Ty jsou utvářeny samotnou supernovou. Je tak energická, máme zde všechny druhy částic proudících ven a proudících dovnitř, proudících ven kvůli síle tlakové vlny, proudících dovnitř kvůli gravitaci. Ale máme směsici prvků, které se formují, a to je vlastně ono. Tady se tvoří naše těžší prvky. Protože – o tom budu mluvit více v příštích videích – všechen uran, který je právě teď na Zemi, musel být utvořen při určitém druhu výbuchu supernovy nebo alespoň na základě našeho dosavadního poznání. A zdá se, že to bylo asi před 4,6 miliardami let. Vzhledem k tomu, že je událost stará asi 4,6 miliard let a na základě rychlosti rozpadu – o tom udělám celé video – to je důvod, proč si myslíme, že naše sluneční soustava byla původně utvořena nějakým druhem exploze supernovy. Protože uran by byl vytvořen právě hned při zrození naší sluneční soustavy. Každopádně doufám, že vám to přišlo zajímavé. Zde je fascinující obrázek a pokud půjdete na Wikipedii a vyhledáte si Krabí mlhovinu, tak klikněte na tento obrázek, můžete si ho přiblížit, což je ještě víc ohromující, protože můžete na fotce vidět všechny tyto složitosti.
video