Uhlíková detonace

Detonace uhlíku  je výbušná fáze hvězdné nukleosyntézy , která vede k přechodu bílých trpaslíků na supernovu typu Ia . Doprovázené termonukleárními reakcemi zahrnujícími uhlík a kyslík v degenerovaném jádru hvězd.

Proces

Společné pro všechny scénáře supernov typu Ia je, že explodující trpaslík je s největší pravděpodobností uhlík-kyslík. Ve výbušné vlně nukleosyntézy, jdoucí od středu k povrchu, probíhají reakce [1] :

Jakmile reakce začne, významná část uhlíku a kyslíku v bílém trpaslíkovi se během několika sekund přemění na těžší prvky [2] , čímž se vnitřní teplota zvýší na miliardy kelvinů . Takové uvolnění energie ((1–2)×10 44 J [3] ) stačí k rozbití hvězdy, kdy její jednotlivé částice získají kinetickou energii dostatečnou k překonání gravitace hvězdy a opuštění hvězdy. Hvězda prudce exploduje a vytvoří rázovou vlnu, při které se hmota pohybuje rychlostí řádově 5 000–20 000 km/s, což je přibližně 6 % rychlosti světla. Energie uvolněná výbuchem také způsobuje extrémní nárůst svítivosti. Typická pozorovaná absolutní velikost supernovy typu Ia je M v = −19,3 (přibližně 5 miliardkrát jasnější než Slunce) [4] , rozsah změn svítivosti je velmi malý.

Mechanismus původu

V současné době se věří, že detonace uhlíku může pokračovat v případě narůstání na bílé trpaslíky s hmotností blízkou Chandrasekharově limitu . V tomto případě teplota a tlak v jádře stoupnou natolik, že spustí termonukleární uhlíkovou fúzní reakci. Akrece je jedním z mechanismů vzniku supernov typu Ia [5] . K detonaci uhlíku může v některých případech dojít také v degenerovaných jádrech supergiantů o hmotnosti 8-10 hmotností Slunce. Předpoklad, že detonace uhlíku může v tomto případě vést ke vzniku supernovy typu II [6] [7] , byl však nyní zpochybněn. Podle některých modelů je při detonaci uhlíku v jádrech supergiantů možné rychlé odstranění degenerace s pokračováním dalšího vývoje hvězdy [8] .

Hvězdy hlavní posloupnosti jsou v tepelně rovnovážném stavu, ve kterém lokální zvýšení teploty (uvolnění energie) vede ke zvětšení objemu hvězdy, což následně sníží teplotu a hvězda se vrátí do rovnováhy. U bílých trpaslíků je však tlak udržován nikoli tepelným mechanismem, ale kvantovým účinkem tlaku degenerovaného elektronového plynu, který nezávisí na teplotě. Výsledkem je, že bílí trpaslíci postrádají mechanismus negativní zpětné vazby k udržení rovnovážného stavu, když fúzní reakce začíná, což má za následek explozi, když fúzní reakce začíná, což zase zvyšuje reakční rychlost a teplotu.

Viz také

• Jaderné spalování uhlíku
• bílý trpaslík
• héliový blesk
• Supernova

Poznámky

1. ↑ Ishkhanov B.S., Kapitonov I.M., Tutyn I.A. Nukleosyntéza ve vesmíru . - M. , 1998.
2. ↑ FK Röpke, W. Hillebrandt. Případ proti poměru uhlíku ke kyslíku progenitoru jako zdroje kolísání vrcholové svítivosti u supernov typu Ia  // Astronomie a astrofyzika  . - EDP Sciences , 2004-06. — Sv. 420 , iss. 1 . - P. L1–L4 . — ISSN 1432-0746 0004-6361, 1432-0746 . - doi : 10.1051/0004-6361:20040135 .
3. ↑ A. Khokhlov, E. Mueller, P. Hoeflich. Světelné křivky modelů supernov typu IA s různými mechanismy výbuchu  (anglicky)  // A&A. — 1993-03. — Sv. 270 . - str. 223-248 . — ISSN 0004-6361 .
4. ↑ Wolfgang Hillebrandt, Jens C. Niemeyer. Modely výbuchu supernovy typu Ia  //  Annual Review of Astronomy and Astrophysics. — Výroční přehledy , 2000-09. — Sv. 38 , iss. 1 . - S. 191-230 . — ISSN 1545-4282 0066-4146, 1545-4282 . - doi : 10.1146/annurev.astro.38.1.191 .
5. ↑ Wolfgang Hillebrandt, Jens C. Niemeyer . Modely výbuchu supernovy typu Ia // Annual Review of Astronomy and Astrophysics Vol. 38:191-230 (září 2000).
6. ↑ Arnett, W. David.  Možný model supernov : Detonace 12 C // Astrofyzika a vesmírná věda   : deník. - 1969. - Sv. 5 . - S. 180-212 .
7. ↑ Fujimoto, M. Y. a kol. Dynamická nestabilita obalu červených veleobrů a dolní hmotnostní limit pro uhlíkové detonační supernovy // Astrophysics and Space Science, sv. 45, listopad 1976, str. 71-77.
8. ↑ V. A. Baturin, I. V. Mironova . Hvězdy: Jejich struktura, život a smrt .

Odkazy

• JINA: Plamenné  modely supernovy typu Ia
•  Počítačová simulace detonace / deflagrace uhlíku