Detonarea carbonului

Detonarea carbonului  este o etapă explozivă a nucleosintezei stelare , care duce la tranziția stelelor pitice albe într- o supernova de tip Ia . Însoțită de reacții termonucleare care implică carbon și oxigen în miezul degenerat al stelelor.

Proces

Comun pentru toate scenariile de supernovă de tip Ia este că piticul care explodează este cel mai probabil carbon-oxigen. În valul exploziv al nucleosintezei, mergând de la centru la suprafață, reacțiile curg [1] :

Odată ce reacția începe, o parte semnificativă a carbonului și a oxigenului din pitica albă este transformată în elemente mai grele în doar câteva secunde [2] , ridicând temperatura internă la miliarde de kelvin . O astfel de eliberare de energie ((1–2)×10 44 J [3] ) este suficientă pentru a sparge steaua, atunci când particulele sale individuale dobândesc energie cinetică suficientă pentru a depăși gravitația stelei și a o părăsi. Steaua explodează violent și formează o undă de șoc în care materia se mișcă cu o viteză de ordinul 5.000–20.000 km/s, ceea ce reprezintă aproximativ 6% din viteza luminii. Energia eliberată de explozie determină și o creștere extremă a luminozității. O magnitudine absolută tipică observată a unei supernove de tip Ia este M v = -19,3 (de aproximativ 5 miliarde de ori mai strălucitoare decât Soarele) [4] , intervalul de variație a luminozității este foarte mic.

Mecanism de origine

În prezent se crede că detonarea carbonului poate avea loc în cazul acreției pe pitice albe cu mase apropiate de limita Chandrasekhar . În acest caz, temperatura și presiunea din miez cresc suficient pentru a începe o reacție de fuziune a carbonului termonuclear. Acreția este unul dintre mecanismele de formare a supernovelor de tip Ia [5] . Detonarea carbonului poate apărea, în unele cazuri, și în nucleele degenerate ale supergiganților cu mase de 8-10 mase solare. Totuși, ipoteza că detonarea carbonului poate duce în acest caz la apariția unei supernove de tip II [6] [7] a fost pusă acum sub semnul întrebării. Potrivit unor modele, în timpul detonării carbonului în nucleele supergiganților, este posibilă o îndepărtare rapidă a degenerării odată cu continuarea evoluției ulterioare a stelei [8] .

Stelele din secvența principală se află într-o stare de echilibru termic, în care o creștere locală a temperaturii (eliberare de energie) duce la o creștere a volumului stelei, care la rândul său reduce temperatura și steaua revine la echilibru. Cu toate acestea, la piticele albe, presiunea este menținută nu printr-un mecanism termic, ci prin efectul cuantic al presiunii unui gaz de electroni degenerați, care nu depinde de temperatură. Ca rezultat, piticilor albi le lipsește un mecanism de feedback negativ pentru a menține o stare de echilibru atunci când începe o reacție de fuziune, rezultând o explozie atunci când începe reacția de fuziune, care la rândul său crește viteza de reacție și temperatura.

Vezi și

• Arderea nucleară a carbonului
• pitic alb
• flash de heliu
• Supernova

Note

1. ↑ Ishkhanov B.S., Kapitonov I.M., Tutyn I.A. Nucleosinteza în Univers . - M. , 1998.
2. ↑ FK Röpke, W. Hillebrandt. Cazul împotriva raportului carbon-oxigen al progenitorului ca sursă de variații de vârf de luminozitate în supernove de tip Ia  // Astronomie și Astrofizică  . - Științe EDP , 2004-06. — Vol. 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. Curbe de lumină ale modelelor de supernove de tip IA cu diferite mecanisme de explozie  (engleză)  // A&A. — 1993-03. — Vol. 270 . - P. 223-248 . — ISSN 0004-6361 .
4. ↑ Wolfgang Hillebrandt, Jens C. Niemeyer. Modele de explozie de supernove de tip Ia  // Revizuirea  anuală a astronomiei și astrofizicii. — Evaluări anuale , 2000-2009. — Vol. 38 , iss. 1 . - P. 191-230 . — ISSN 1545-4282 0066-4146, 1545-4282 . - doi : 10.1146/annurev.astro.38.1.191 .
5. ↑ Wolfgang Hillebrandt, Jens C. Niemeyer . Modele de explozie de supernove de tip Ia // Anual Review of Astronomy and Astrophysics Vol. 38:191-230 (sept. 2000).
6. ↑ Arnett, W. David.  Un posibil model de supernove : detonarea 12 C // Astrofizică și știință spațială   : jurnal. - 1969. - Vol. 5 . - P. 180-212 .
7. ↑ Fujimoto, M.Y. et al. Instabilitatea dinamică a anvelopei supergiganților roșii și limita inferioară de masă pentru supernovele de detonare a carbonului // Astrophysics and Space Science, voi. 45, nov. 1976, p. 71-77.
8. ↑ V. A. Baturin, I. V. Mironova . Stelele: structura lor, viața și moartea .

Link -uri

•  JINA: Modele cu flacără pentru supernova de tip Ia
•  O simulare computerizată a detonării / deflagrației carbonului