Mengapa materi tetap runtuh di inti, setelah ledakan supernova?

Setelah ledakan supernova, sebuah bintang dapat berubah menjadi bintang katai putih, bintang neutron, lubang hitam, atau hanya sisa debu & gas bintang.

Tidak termasuk kasus yang terakhir, mengapa dan bagaimana materi inti bintang tetap runtuh, setelah peristiwa di mana materi meledak dan tersebar di ruang angkasa?

Untuk "meledakkan sesuatu", Anda perlu melepaskan lebih banyak energi daripada energi yang mengikat dan memiliki cara untuk menjebak energi itu sehingga tidak dapat melarikan diri dengan cara lain.

Di pusat supernova runtuh inti adalah radius 10 km, bola (hampir) neutron. Energi pengikat gravitasinya adalah J.$1.4 M_{\odot}$$\sim GM^2/R = 5\times 10^{46}$

Ini hampir persis berapa banyak energi yang dilepaskan oleh runtuhnya inti dari ukuran yang jauh lebih besar (yaitu energi supernova adalah gravitasi untuk memulai) dan karena sebagian energi itu masuk ke dalam pemisahan inti besi dan membuat neutron (keduanya endotermik proses) dan sebagian besar sisanya melarikan diri dalam bentuk neutrino, maka tidak ada energi yang cukup untuk melepaskan ikatan inti. Hanya sebagian kecil (1%) dari energi ini ditransfer ke amplop dari bintang asli, yang karena memiliki radius yang jauh lebih besar (setidaknya 5 kali lipat), adalah cukup untuk mengatasi energi mengikat gravitasi dan ledakan itu ke luar angkasa.

Kasus supernova tipe Ia (kurcaci putih yang meledak) sangat berbeda. Di sini sumber energi bukanlah keruntuhan gravitasi, tetapi dari peledakan termonuklir semua karbon dan oksigen yang membentuk katai putih, untuk membentuk elemen puncak besi. Proses eksotermik ini dengan cepat melepaskan energi yang cukup untuk melepaskan ikatan bintang asli (misalnya lihat di sini ) dan itu benar-benar hancur.

Apa yang hilang dari penjelasan di atas adalah apa yang sebenarnya terjadi yang menyebabkan segala jenis ledakan.

Saya akan mencuri dari xkcd untuk membantu dengan ini:

https://what-if.xkcd.com/73/

Dan inilah artikel dari Max Planck Institute yang berbicara secara mendalam tentang sifat aspek neutrino:

https://www.mpg.de/11368641/neutrinos-supernovae

Pada akhirnya, ketika bintang berada di saat-saat sekarat, ia mulai memancarkan neutrino. Banyak neutrino ... dengan banyak energi. Sekarang, saya yakin Anda berpikir "apa yang akan dilakukan ... mereka tidak banyak menimbang apa pun". Tapi ini benar-benar seperti dikuburkan di stadion sepak bola dengan semut ... ada banyak neutrino yang mengemas begitu banyak energi sehingga mereka benar-benar menyebabkan materi luar bintang meledak ke luar dengan energi yang cukup besar untuk membawanya menjauh dari gravitasi. baik dari masalah yang tersisa.

Ah ... tapi bagaimana masalahnya? Karena dekat dengan pusat, sumur gravitasi paling dalam, dan juga dekat dengan pusat, partikel apa pun (nukleus / neutron) dibombardir hampir sama ke segala arah oleh neutrino ... sehingga momentum total secara efektif dibatalkan ke nol. Beberapa masalah dipindahkan sedikit ... tetapi jatuh kembali ke gravitasi yang sangat dalam.

Saya yakin itu akan menjadi pemandangan untuk dilihat ... untuk sesaat sebelum Anda diuapkan oleh neutrino (dan semua energi lainnya) setidaknya.

Menemukan jawabannya di situs NASA

Keruntuhan terjadi begitu cepat sehingga menciptakan gelombang kejut yang luar biasa yang menyebabkan bagian luar bintang meledak!

Ini berarti inti selamat dari ledakan

Setelah ledakan supernova, peristiwa itu mungkin meninggalkan benda padat sebagai bintang neutron atau lubang hitam. Objek tersebut masih dapat menghasilkan material seperti dari aksentuasi mundur atau bintang pendampingnya. Jika objeknya adalah bintang neutron, itu mungkin akan runtuh lebih lanjut menjadi lubang hitam.

Perhatikan bahwa bintang masif dalam rentang massa matahari 50-150 dapat meledak dalam supernova tanpa meninggalkan inti apa pun, karena hal yang disebut "ketidakstabilan pasangan".

Dalam sebuah bintang, ada dua gaya yang berlawanan yang biasanya saling menyeimbangkan. Gravitas adalah gaya yang menyebabkan keruntuhan, sementara tekanan radiasi dari reaksi fusi di dalam menolak kecenderungan untuk runtuh. Bintang-bintang kecil seperti matahari, ketika mereka telah menggunakan sebagian besar bahan bakar hidrogen mereka, akan mulai "membakar" helium dan menjadi raksasa merah. Ketika helium habis, mereka akan membusungkan lapisan luarnya dalam nova dan runtuh untuk membentuk katai putih seukuran Bumi. Katai putih ini luar biasa padat dan berat, karena sebagian besar massa bintang asli telah dikompresi menjadi volume yang relatif kecil. Keruntuhan lebih lanjut ditentang oleh gaya yang disebut tekanan degenerasi elektron.

Bintang-bintang yang jauh lebih besar daripada matahari akan bergerak pada elemen fusi di luar helium, membangun lapisan elemen yang lebih berat secara berturut-turut hingga mencapai besi. Penggabungan unsur-unsur di luar besi membutuhkan input energi daripada menghasilkan apa pun, dan api nuklir padam, sehingga kehilangan dukungan dari tekanan radiasi lapisan luar bintang runtuh, menghasilkan ledakan supernova. Tekanan degenerasi elektron tidak cukup untuk mencegah keruntuhan yang lebih drastis daripada yang terjadi pada bintang yang jauh lebih kecil. Menurut massa bintang yang runtuh, ini akan menghasilkan pembentukan bintang neutron, yang seperti inti atom raksasa dengan kepadatan luar biasa sekitar 6 mil, tetapi mengandung massa yang setara dengan beberapa matahari kita, atau akan runtuh lebih jauh untuk membentuk singularitas lubang hitam di mana materi memasuki keadaan yang tidak sepenuhnya dipahami oleh ilmu pengetahuan. Matahari kita, omong-omong, berdiameter 860.000 mil ..