Kulstofdetonation

Kulstofdetonation  er et eksplosivt stadium af stjernernes nukleosyntese , der fører til overgangen af ​​hvide dværgstjerner til en type Ia supernova . Ledsaget af termonukleære reaktioner, der involverer kulstof og ilt i stjernernes degenererede kerne .

Behandle

Fælles for alle type Ia supernovascenarier er, at den eksploderende dværg højst sandsynligt er kulstof-ilt. I den eksplosive bølge af nukleosyntese, der går fra centrum til overfladen, strømmer reaktioner [1] :

Når først reaktionen starter, omdannes en betydelig del af kulstoffet og ilten i den hvide dværg til tungere grundstoffer på få sekunder [2] , hvilket hæver den indre temperatur til milliarder af kelvin . En sådan energifrigivelse ((1–2)×10 44 J [3] ) er tilstrækkelig til at knække stjernen, når dens individuelle partikler får tilstrækkelig kinetisk energi til at overvinde stjernens tyngdekraft og forlade den. Stjernen eksploderer voldsomt og danner en chokbølge, hvor stof bevæger sig med en hastighed i størrelsesordenen 5.000–20.000 km/s, hvilket er cirka 6 % af lysets hastighed. Den energi, der frigives ved eksplosionen, forårsager også en ekstrem stigning i lysstyrken. En typisk observeret absolut størrelse af en Type Ia-supernova er M v = −19,3 (ca. 5 milliarder gange lysere end Solen) [4] , intervallet for lysstyrkevariation er meget lille.

Oprindelsesmekanisme

Det menes i øjeblikket, at kulstofdetonation kan fortsætte i tilfælde af tilvækst på hvide dværge med masser tæt på Chandrasekhar-grænsen . I dette tilfælde stiger temperaturen og trykket i kernen nok til at starte en termonukleær carbonfusionsreaktion. Accretion er en af ​​mekanismerne for dannelsen af ​​type Ia supernovaer [5] . Kulstofdetonation kan også forekomme i nogle tilfælde i de degenererede kerner af supergiganter med masser på 8-10 solmasser. Men antagelsen om, at kuldetonation i dette tilfælde kan føre til fremkomsten af ​​en type II supernova [6] [7] er nu blevet sat i tvivl. Ifølge nogle modeller er en hurtig fjernelse af degeneration mulig under kulstofdetonation i supergiganternes kerner med fortsættelsen af ​​stjernens videre udvikling [8] .

Hovedsekvensstjerner er i en termisk ligevægtstilstand, hvor en lokal stigning i temperaturen (energifrigivelse) fører til en stigning i stjernens volumen, hvilket igen reducerer temperaturen og stjernen vender tilbage til ligevægt. Men hos hvide dværge opretholdes trykket ikke af en termisk mekanisme, men af ​​kvanteeffekten af ​​trykket af en degenereret elektrongas, som ikke afhænger af temperaturen. Som et resultat mangler hvide dværge en negativ feedback-mekanisme til at opretholde en ligevægtstilstand, når en fusionsreaktion begynder, hvilket resulterer i en eksplosion, når fusionsreaktionen begynder, hvilket igen øger reaktionshastigheden og temperaturen.

Se også

• Nuklear afbrænding af kulstof
• hvid dværg
• helium flash
• Supernova

Noter

1. ↑ Ishkhanov B.S., Kapitonov I.M., Tutyn I.A. Nucleosynthesis in the Universe . - M. , 1998.
2. ↑ FK Röpke, W. Hillebrandt. Sagen mod stamfaderens kulstof-til-ilt-forhold som en kilde til peak luminosity variationer i type Ia supernovaer  // Astronomy and Astrophysics  . - EDP Sciences , 2004-06. — Bd. 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. Lyskurver af type IA supernovamodeller med forskellige eksplosionsmekanismer  (engelsk)  // A&A. — 1993-03. — Bd. 270 . - S. 223-248 . — ISSN 0004-6361 .
4. ↑ Wolfgang Hillebrandt, Jens C. Niemeyer. Type Ia Supernova-eksplosionsmodeller  //  Årlig gennemgang af astronomi og astrofysik. — Årsanmeldelser , 2000-09. — Bd. 38 , udg. 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 . Type Ia supernova eksplosionsmodeller // Annual Review of Astronomy and Astrophysics Vol. 38:191-230 (sep. 2000).
6. ↑ Arnett, W. David.  En mulig model af supernovaer : Detonation af 12 C // Astrofysik og rumvidenskab   : journal. - 1969. - Bd. 5 . - S. 180-212 .
7. ↑ Fujimoto, M.Y. et al. Dynamisk ustabilitet af røde supergiganters hylster og den nedre massegrænse for kulstofdetonationssupernovaer // Astrophysics and Space Science, vol. 45, nov. 1976, s. 71-77.
8. ↑ V. A. Baturin, I. V. Mironova . Stjernerne: deres struktur, liv og død .

Links

• JINA: Type Ia Supernova Flame  Models
•  En computersimulering af kuldetonation / deflagration