Explosions de supernovae de type II

Denver Dang

Explosions de supernovae de type II


Je suis assez confus à propos de l’explosion d’une supernova de type II.

Pour autant que je sache, lorsque le noyau Fe-56 a été créé et que l’étoile a toutes les autres couches autour de lui, il commence à s’effondrer, car, oui, le Fe-56 ne peut pas donner d’énergie par fusion. Cela donne à son tour une énorme pression sur le noyau, il dépasse la limite de Chandrasekhar et s’effondre davantage.

Maintenant, pendant cet effondrement, l’étoile devient si chaude et dense, que la photodésintégration s’installe et produit beaucoup de neutrons, et des électrons et des protons fusionnent également en neutrons et neutrinos. Alors maintenant, nous avons un noyau avec dégénérescence neutronique.

Lorsque cette dégénérescence des neutrons se produit, le noyau cesse de s’effondrer et les couches à l’extérieur du noyau, qui s’effondre toujours, frappent la surface dure de la surface de l’étoile à neutrons et rebondissent vers l’extérieur comme une balle de tennis sur un ballon de basket – c’est-à-dire un énorme onde de choc.

Maintenant, mon problème est, que j’ai également lu, que lors de l’effondrement d’une étoile à neutrons, l’étoile devient si chaude, que si elle est beaucoup plus chaude, les neutrons « bouilliront ». Donc, pour annuler cela, il produit beaucoup de neutrinos, qui ne peuvent pas s’échapper aussi bien de la surface de l’étoile à neutrons, et nous obtenons alors une énorme explosion d’énergie dans les couches externes de l’étoile à neutrons, qui enfin éclate à travers tout dans une explosion majeure et nous obtenons notre supernova, laissant le noyau de l’étoile à neutrons seul.

Donc, fondamentalement: qu’est-ce qui cause l’explosion de la supernova? Est-ce l’effondrement vers l’intérieur des couches externes, qui provoque le rebond vers l’extérieur quand il frappe la surface de l’étoile, ou est-ce en fait les neutrinos qui sont la force principale? Ou l’effondrement intérieur ne fait-il qu’augmenter la température de l’étoile pour atteindre la température élevée afin de produire les neutrinos supplémentaires, ou quelque chose d’autre que j’ai manqué? 🙂

Merci d’avance.

CuriousOne

La production de neutrinos est une conséquence de la conservation du nombre de leptons, ce n’est pas une propriété dépendante de la température de l’effondrement stellaire. L’explosion est causée par une instabilité thermodynamique du noyau, qui ne peut pas résister à sa propre pression gravitationnelle. Le noyau s’effondre par capture d’électrons transformant les protons en neutrons et émettant les neutrinos. En substance, un noyau de fer se transforme en une étoile à neutrons plus petite en une seconde, la surface du noyau s’effondrant atteignant environ 20% de la vitesse de la lumière dans le processus.

Kyle Kanos

Cette question demande quelque chose qui est actuellement sans réponse. Le mécanisme par lequel les supernovae explosent est activement recherché sans réponse définitive.

Réponses


 Rob Jeffries

Dans les phases finales d’une étoile massive pré-supernovae, la majeure partie de la perte d’énergie est due à l’émission de neutrinos par le cœur. Les pertes dépendent fortement de la température et, combinées au rendement décroissant des phases avancées de combustion nucléaire, cela signifie que la phase finale de la combustion du silicium a une échelle de temps d’environ une journée seulement.

Le noyau de fer continue de se contracter et est presque complètement dégénéré. La masse standard de Chandrasekhar pour une telle configuration est d’ordre

1,25 M

, mais dans tous les cas, lorsque la masse du noyau se rapproche de cela, l’effondrement est déclenché soit par capture d’électrons soit par photo-désintégration dans le noyau, qui réduisent tous deux l’indice adiabatique et provoquent une instabilité. L’effondrement se produit sur presque une échelle de temps en chute libre.

La proximité des neutrons les uns aux autres arrête l’effondrement du cœur – comme vous le résumez avec précision – parce que l’équation d’état se durcit soudainement à la fois en raison de la pression de dégénérescence neutronique non relativiste et de la répulsion ressentie par les nucléons dans la matière nucléonique asymétrique riche en n (c’est-à-dire forte interactions de force).

L’énergie ultime pour l’explosion de la supernova provient de l’énergie potentielle gravitationnelle libérée lors de l’effondrement du cœur. Seule une petite fraction (1%) de cette énergie est nécessaire pour souffler l’enveloppe à l’infini, mais la difficulté est de la transférer.

Une idée est que le rebond du cœur génère une onde de choc se propageant vers l’extérieur et que ce choc a une énergie cinétique suffisante pour conduire l’explosion. Cependant, je pense que l’on pense maintenant qu’une grande partie de cette énergie cinétique est dissipée en (i) désintégrant les restes des parties extérieures encore infaillibles du noyau; (ii) consommé dans la production de neutrinos causée par les captures d’électrons sur les protons libres derrière le choc. Pour cette raison, on pense généralement que le choc serait calé.

Les neutrinos qui sont produits lors de l’effondrement sont principalement produits dans des réactions de capture d’électrons et ils ont des énergies de l’ordre d’une fraction de l’énergie de Fermi des électrons dégénérés. Cependant, dans les phases finales de l’effondrement du cœur, les neutrinos à ces énergies sont effectivement piégés par des réactions de diffusion. C’est-à-dire que la « profondeur optique » du noyau aux neutrinos devient grande. Donc, une autre vision de ce qui se passe pour conduire l’explosion est qu’après un court délai (quelques secondes, car les neutrinos du cœur se dégénèrent et cela ralentit la neutronisation et empêche la neutronisation complète du cœur), le choc peut être ravivé en utilisant l’énergie stockés dans les neutrinos piégés. L’astuce consiste à les amener à déposer cette énergie dans la température et l’énergie cinétique du gaz, ce qui pourrait être possible s’il devenait instable convectivement.

Je pense donc que votre résumé est assez précis (à l’exception de la partie sur les « neutrons bouillants » que je ne suis pas tout à fait à la hauteur), mais @KyleKanos a également raison de dire que tout cela est un sujet de débat sérieux et de recherche pour le moment.

Voir aussi Pourquoi une supernova explose

 

«explosions, #de, II?, supernovae, type

 

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