หลัก วิทยาศาสตร์

ซูเปอร์โนวาดาราศาสตร์ที่เหลืออยู่

สารบัญ:

ซูเปอร์โนวาดาราศาสตร์ที่เหลืออยู่
ซูเปอร์โนวาดาราศาสตร์ที่เหลืออยู่
Anonim

ซูเปอร์โนวาที่เหลืออยู่เนบิวลาทิ้งไว้ข้างหลังซุปเปอร์โนวาซึ่งเป็นระเบิดที่น่าทึ่งซึ่งดาวฤกษ์ปล่อยมวลของมันออกเป็นส่วนใหญ่ในก้อนเมฆที่ขยายตัวอย่างรุนแรง ในช่วงที่สว่างที่สุดของการระเบิดเมฆที่กำลังขยายตัวจะแผ่พลังงานออกมาให้มากที่สุดในหนึ่งวันเช่นเดียวกับที่ดวงอาทิตย์ได้ทำในช่วงสามล้านปีที่ผ่านมา การระเบิดดังกล่าวเกิดขึ้นประมาณ 50 ปีในกาแลคซีขนาดใหญ่ พวกเขาถูกตรวจพบน้อยกว่าในกาแล็กซีทางช้างเผือกเนื่องจากส่วนใหญ่ถูกซ่อนอยู่โดยกลุ่มเมฆฝุ่นที่คลุมเครือ กาแลคซีซุปเปอร์โนวาถูกค้นพบในปี ค.ศ. 1006 ที่ลูปัสในปี ค.ศ. 1054 ในทอรัสในปี ค.ศ. 1572 ที่คาสสิโอเปีย (Tycho's nova ชื่อ Tycho Brahe ผู้สังเกตการณ์) และในที่สุดในปี ค.ศ. 1604 ในเซเฟอร์ ดาวสว่างเพียงพอที่จะมองเห็นได้ในเวลากลางวัน ซูเปอร์โนวาตาเปล่าแห่งเดียวที่เกิดขึ้นตั้งแต่ปี 1604 คือซูเปอร์โนวา 1987A ในเมฆแมเจลแลนใหญ่ (กาแลคซีใกล้กับระบบทางช้างเผือก) ซึ่งมองเห็นได้จากซีกโลกใต้เท่านั้น เมื่อวันที่ 23 กุมภาพันธ์ 1987 ดาวยักษ์ใหญ่สีฟ้าสว่างขึ้นเรื่อย ๆ จนกลายเป็นขนาดที่สามสามารถมองเห็นได้ง่ายในเวลากลางคืนและมันก็ถูกติดตามในทุกช่วงความยาวคลื่นที่นักวิทยาศาสตร์นำมาใช้ สเปกตรัมแสดงให้เห็นว่าสายไฮโดรเจนขยายตัวที่ 12,000 กิโลเมตรต่อวินาทีตามมาด้วยการลดลงอย่างช้าๆเป็นเวลานาน มีซูเปอร์โนวาที่รู้จักกันเหลืออยู่ 270 แห่งซึ่งเกือบทั้งหมดสังเกตได้จากการปล่อยคลื่นวิทยุที่แข็งแกร่งซึ่งสามารถแทรกซึมฝุ่นที่คลุมเครือในกาแลคซี

ซากซูเปอร์โนวามีความสำคัญอย่างยิ่งต่อโครงสร้างของกาแลคซี พวกเขาเป็นแหล่งสำคัญของการให้ความร้อนของก๊าซระหว่างดวงดาวโดยความปั่นป่วนของสนามแม่เหล็กและแรงกระแทกรุนแรงที่เกิดขึ้น พวกเขาเป็นแหล่งหลักขององค์ประกอบที่หนักที่สุดจากออกซิเจนขึ้นไป หากดาวมวลสูงที่กำลังระเบิดยังคงอยู่ในกลุ่มเมฆโมเลกุลที่ก่อตัวดาวที่เหลืออยู่อาจขยายตัวบีบอัดก๊าซระหว่างดวงดาวรอบ ๆ และก่อให้เกิดการก่อตัวดาวฤกษ์ต่อไป เศษเล็กเศษน้อยประกอบด้วยคลื่นกระแทกที่รุนแรงซึ่งสร้างเส้นใยของวัสดุที่ปล่อยโฟตอนของรังสีแกมมาด้วยพลังงานสูงถึง 10 14อิเล็กตรอนโวลต์และอิเล็กตรอนเร่งและนิวเคลียสอะตอมจนถึงพลังงานจักรวาลจาก 10 9ถึง 10 15อิเล็กตรอนโวลต์ต่ออนุภาค ในย่านสุริยจักรวาลรังสีคอสมิคเหล่านี้มีพลังงานต่อลูกบาศก์เมตรเท่ากับแสงดาวในระนาบของกาแลคซีและส่งไปยังแสงหลายพันปีเหนือเครื่องบิน

การแผ่รังสีส่วนใหญ่จากเศษซากของซูเปอร์โนวานั้นคือรังสีซินโครตรอนซึ่งผลิตโดยอิเล็กตรอนที่หมุนวนในสนามแม่เหล็กที่เกือบจะมีความเร็วของแสง การแผ่รังสีนี้แตกต่างอย่างมากจากการปลดปล่อยจากอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำ: (1) เข้มข้นอย่างมากในทิศทางไปข้างหน้า (2) แผ่กระจายไปทั่วช่วงความถี่ที่กว้างขึ้นโดยมีความถี่เฉลี่ยเพิ่มขึ้นด้วยพลังงานของอิเล็กตรอนและ (3) โพลาไรซ์สูง อิเล็กตรอนของพลังงานที่แตกต่างกันจำนวนมากผลิตรังสีในทุกช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่วิทยุผ่านอินฟราเรดแสงและรังสีอัลตราไวโอเลตจนถึงรังสี X และแกมมา

ซูเปอร์โนวาที่เหลืออยู่ประมาณ 50 ชิ้นประกอบด้วยพัลซาร์ดาวนิวตรอนที่หมุนรอบตัวของดาวมวลสูงในอดีต ชื่อนี้ได้มาจากการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แผ่กระจายไปทั่วอวกาศในลำแสงแคบ ๆ ที่กวาดผ่านผู้สังเกตการณ์คล้ายกับลำแสงจากประภาคาร มีสาเหตุหลายประการที่เศษซากซุปเปอร์โนวาส่วนใหญ่ไม่มีพัลซาร์ที่มองเห็นได้ บางทีพัลซาร์ดั้งเดิมอาจถูกผลักออกเนื่องจากมีการหดตัวจากการระเบิดแบบอสมมาตรหรือซุปเปอร์โนวาก่อตัวเป็นหลุมดำแทนที่จะเป็นพัลซาร์หรือลำแสงพัลซาร์หมุนไม่ได้กวาดผ่านระบบสุริยะ

เศษซากซุปเปอร์โนวาวิวัฒนาการผ่านสี่ขั้นตอนในขณะที่ขยาย ในตอนแรกพวกมันขยายอย่างรุนแรงจนพวกมันกวาดวัสดุดวงดาวที่มีอายุมากกว่าทั้งหมดก่อนหน้าพวกมันทำตัวราวกับกำลังขยายเป็นสุญญากาศ ก๊าซที่ถูกทำให้ตกใจซึ่งถูกทำให้ร้อนจากเคลวินนับล้านโดยการระเบิดไม่สามารถเปล่งพลังงานได้ดีและมองเห็นได้ในรังสีเอกซ์เท่านั้น โดยทั่วไปแล้วระยะนี้จะใช้เวลาหลายร้อยปีหลังจากนั้นเปลือกจะมีรัศมีประมาณ 10 ปีแสง เมื่อการขยายตัวเกิดขึ้นพลังงานสูญเสียไปเล็กน้อย แต่อุณหภูมิลดลงเนื่องจากพลังงานเดียวกันกระจายออกไปเป็นปริมาตรที่ใหญ่กว่าเดิม อุณหภูมิที่ต่ำกว่าจะช่วยให้เกิดการปลดปล่อยมากขึ้นและในช่วงที่สองซูเปอร์โนวาที่เหลือก็จะแผ่พลังงานออกมาที่ชั้นนอกสุดและสุดยอดที่สุด ระยะนี้สามารถอยู่ได้นานนับพันปี ขั้นตอนที่สามเกิดขึ้นหลังจากที่เปลือกได้กวาดมวลของวัสดุระหว่างดวงดาวที่เปรียบได้หรือมากกว่าของตัวเอง การขยายตัวได้ช้าลงอย่างมากแล้ว วัสดุหนาแน่นส่วนใหญ่ดวงดาวที่ขอบด้านนอกแผ่พลังงานที่เหลืออยู่ออกไปเป็นเวลานับแสนปี ขั้นตอนสุดท้ายจะมาถึงเมื่อความดันภายในซูเปอร์โนวาที่เหลือกลายเป็นสิ่งที่เปรียบได้กับความกดดันของตัวกลางระหว่างดวงดาวนอกเศษที่เหลือดังนั้นเศษที่เหลือจึงสูญเสียเอกลักษณ์ที่ชัดเจน ในระยะต่อมาของการขยายตัวสนามแม่เหล็กของกาแลคซีมีความสำคัญในการพิจารณาการเคลื่อนที่ของก๊าซที่กำลังขยายตัวอ่อน แม้กระทั่งหลังจากที่วัตถุจำนวนมากรวมตัวกับตัวกลางระหว่างดวงดาวท้องถิ่นก็อาจจะมีบริเวณที่เหลือของก๊าซร้อนมากที่ผลิตรังสีเอกซ์ที่อ่อนนุ่ม (กล่าวคือมีโวลต์อิเล็กตรอนไม่กี่ร้อย) ที่สังเกตได้ในพื้นที่

ซุปเปอร์โนวากาแลคซีล่าสุดที่สำรวจพบอยู่ในขั้นตอนแรกของวิวัฒนาการที่เสนอไว้ข้างต้น ที่บริเวณโนวาของเคปเลอร์และไทโคมีเมฆหนาทึบจำนวนมากและวัตถุทางแสงที่เหลืออยู่ตอนนี้กลายเป็นปมที่ไม่เด่นของแก๊สเรืองแสง ใกล้กับโนวาของโนวาในแคสสิโอเปียมีสิ่งคล้ายดาวที่ไม่มีนัยสำคัญทางแสงที่คล้ายกันซึ่งดูเหมือนจะเป็นเศษซากของการระเบิดของซุปเปอร์โนวาอีกครั้ง อย่างไรก็ตามสำหรับกล้องโทรทรรศน์วิทยุแล้วสถานการณ์นั้นแตกต่างอย่างน่าทึ่ง: ซาก Cassiopeia เป็นแหล่งวิทยุที่แข็งแกร่งที่สุดในท้องฟ้า การศึกษาเศษซากนี้ที่เรียกว่า Cassiopeia A เผยให้เห็นว่ามีการระเบิดของซุปเปอร์โนวาเกิดขึ้นที่นั่นในประมาณปี ค.ศ. 1680 โดยผู้สังเกตการณ์พลาดเพราะฝุ่นที่คลุมเครือ

ซูเปอร์โนวาที่เหลือเด่น