עבור לתוכן
  • צור חשבון
  • מאמר 43 - הולדת כוכבים, כוכבי ניטרון וסופרנובות - המשך


    amiorr

    מאמר 43 - הולדת כוכבים, כוכבי ניטרון וסופרנובות - המשך

    כתב עמי אור

    התפרצויות גמא והיפרנובה: התפרצויות גמא, הן אירוע בו כמות האנרגיה הנפלטת, שנייה בעוצמה, רק למפץ הגדול עצמו. שטף האנרגיה של התפרצויות אלה מאוד גדול. ההתפרצויות נצפו לראשונה על ידי לווייני vela  של ארצות הברית בשלהי שנות השישים של המאה ה- 20. הלוויינים, ששוגרו במטרה לפקח על ההסכם בין ארצות הברית לברית המועצות לאי עריכת ניסויים גרעיניים, היו אמורים לגלות פליטה של קרני גמא האופיינית לניסויים בנשק גרעיני. תחת ניסויים גרעיניים גילו הלוויינים התפרצויות אקראיות ולא מובנות של קרינת גמא שמקורן בחלל. בגלל אופיים הצבאי של הלוויינים נשמרו גילויים אלו בסוד במשך תקופה ארוכה. עד תחילת שנות התשעים לא הצליחו המדענים להכריע אם ההתפרצויות מתרחשות בתוך הגלקסיה שלנו, או מחוצה לה. באפריל 1991 שוגר לחלל על ידי נאס"א, הלוויין "Compton Gamma Ray Observatory"  שאישש את ההשערה שהתפרצויות מתרחשות מחוץ לגלקסיה שלנו. כמו כן, הסתבר כי, יש התפרצויות ארוכות (שאורכן מעל 2 שניות) והתפרצויות קצרות (מתחת ל-2 שניות), השונות במהותן.

    ב - 2004 שוגר לחלל טלסקופ המחקר סוויפט של נאס"א. לוויין מתוחכם זה הצליח ללקט מידע גם על התפרצויות קצרות. לוויינים קודמים לא הצליחו לגלות הרבה על ההתפרצויות הללו בשל משכן הקצר. "סוויפט" גילה פליטת המשך של קרינת רנטגן גם בהתפרצויות הקצרות. סוויפט, מגלה בממוצע התפרצות גמא ביום, המעידה על היווצרות חור שחור כתוצאה מהיפרנובה.

    שטף האנרגיה העצום והתצפיות המלמדות על התפשטות חומר במהירויות קרובות למהירות האור, הביאו את התאורטיקנים למסקנה שהאפשרות היחידה להסבר התופעה היא פרץ סילוני האופייני לקריסת חומר לחור שחור. מקורן של התפרצויות ארוכות הוא לפי תאוריה זו בכוכבים שליבתם קרסה לחור שחור. היות שמעטפת כוכבים אלו מסתחררת סביב עצמה, היא צפויה ליצור סביב הליבה הילה גזית דמוית טורוס, שאמצעיתה רדודה ושוליה עבים (שכן התנע הזוויתי חלש מאוד בקטבים וחזק מאוד לאורך קו המשווה). כתוצאה מכך שטף האנרגיה נפלט עם הקריסה משני הקטבים, בשתי אלומות סילוניות צרות. אם כיוון האלומה מתאים, היא תגיע לכדור הארץ וניתן יהיה לצפות בה.

    ההתפרצויות הקצרות, לעומת זאת, הן סילוני אנרגיה המתפרצים כשמערכת כפולה של כוכבי נייטרונים קורסת והכוכבים מתנגשים זה בזה ונוצרת קילונובה.

    בשנת 2019 התגלה כיצד נטענים חלקיקי האור בכמויות אנרגיה כה גדולות, ומאמר בכתב העת המדעי The Astrophysical Journal הציג לראשונה את המנגנון האסטרופיזיקלי שמאפשר את היווצרות הקרניים רבות העוצמה הללו.

    האנרגיה הרבה ביותר שנצפתה עבור חלקיק כלשהו מקורה בהתפרצות של קרינת גמא, בעלת ערך של 1,400,000,000,000,000 eV ( אלף ארבע מאות טריליון אלקטרון וולט).

    קרני גמא משפיעות לרעה על האטמוספירה של כדור הארץ. הופעתן יוצרת תגובה בין מולקולות חנקן לשכבת האוזון שגורמות לצמצומה ולהופעת תחמוצות חנקן. באמצעות תחמוצות אלו ניתן לחקור השפעת סופרנובות על כדור הארץ בשכבות הקרח של הקטבים המשמרות מידע על העבר האקלימי של הכדור. ב - 1979 וב - 2001 נערכו קידוחים באנטארקטיקה ונמצאו עקבות (בעיקר תחמוצת ניטראט) למספר סופרנובות מהעבר. על כך גם כתבתי בפוסטים שלי על הכחדה המונית ועל קרחונים.

    מאחר שפליטת הקרינה היא בעיקר מהקטבים, חייב להיות קו ראייה ישיר מכדור הארץ, אל אחד מהקטבים של ההתפרצות. במקרה כזה ואם ההתפרצות מתרחשת במרחק של מספר אלפי שנות אור מכדור הארץ, יכולה לגרום לדלדול משמעותי של שכבת האוזון במידה כזו שתחשוף את כדור הארץ לקרינה חזקה ותגרום להכחדה המונית. יש הסבורים שהתפרצות שכזו הייתה אחראית להכחדת אורדוביק-סילור שהכחידה את היצורים הימיים הקדמונים לפני כ - 445 מיליון שנה, בין תקופות האורדוביק וסילור.

    GRB 090423 הייתה התפרצות גמא שנצפתה ב ־ 23 באפריל 2009 על ידי לוויין המחקר Swift. תוצאות ההתפרצות נצפו מאוחר יותר בתחום התת־אדום ואפשרו לאסטרונומים לקבוע כי העצם שיצר את התפרצות הגמא הוא בעל הסחה לאדום של 8.2 ולפיכך הוא העצם המרוחק ביותר שנתגלה אי פעם, מרחק של 13.035 מיליארד שנות אור מכדור הארץ.

    כאמור, התפרצות גמא הן מהאירועים האנרגטיים ביותר הידועים כיום באסטרונומיה. הן קורות בתדירות של כ־1–2 ליום בפיזור אקראי במרחב הקוסמולוגי, כשמשך ההתפרצות הוא בין שברירי שנייה לדקות ספורות ולכן קשה לבצע מדידות שונות בזמן ההתפרצות. ואולם לעיתים קרובות משאירה ההתפרצות קרינת המשך (Afterglow או הבזק משנה) בתדרים אלקטרומגנטי ארוכים יותר שאפשר לצפות בהם שעות רבות ולעיתים ימים לאחר ההתפרצות. גלים אלה, ובהם קרינת רנטגן, קרינה על סגולה, אור נראה, קרינה תת־אדומה וקרינת רדיו מאפשרים את מחקר האירוע.

    היקום היה רק בן 630 מיליון שנים כאשר GRB 090423 התפרץ, והתפרצות זו מוכיחה כי כוכבים מסיביים ביותר נולדו ומתו כבר בשלב כה מוקדם של היקום. התפרצות זו, ודומות לה, נותנות לנו הזדמנות ייחודית ללמוד את היקום הקדמון משום שיש מעט מאוד עצמים בוהקים דיים מתקופה זו שאורם חזק מספיק להגיע אלינו ולהיצפות בטלסקופ או טלסקופ חלל.

    ההבדל העיקרי בין סופרנובה והיפרנובה, הוא כמות האנרגיה והבהירות של הפיצוץ. בעוד שסופרנובה יכולה להתרחש בשתי צורות: סוג l וסוג ll, (סוג l הוא בעצם ננס לבן הסופח אליו חומר עד למעבר גבול צ'נדראסקאר), היפרנובה נמנית עם הסוג השני של הפיצוצים, סוג ll, שמאופיין בכך שאינו מערב חומר חיצוני.

    לפני שנות ה־90 שימש המונח לתיאור פיצוצים של כוכבים עם מתכתיות נמוכה בעיקר, ותיאור של מספר אירועים קוסמיים גדולים ואנרגטיים, כגון התמזגויות של חורים שחורים על־מסיביים.

    לקראת שנות האלפיים הוצע המונח היפרנובה לתיאור התפרצויות גמא, אשר כמויות האנרגיה שלהן מגיעות לכדי מאות מונים מסופרנובה. למעשה, במקרה של התפרצות גמא באזור של מערכת השמש שלנו בגלקסיית שביל החלב, סביר להניח שהחיים על כדור הארץ יחדלו להתקיים, ואם ההתפרצות תהיה קרובה מידי - היא עלולה אפילו להשמיד את כדור הארץ כליל. במקביל הוצע להשתמש במונח לתיאור סופרנובות אנרגטיות במיוחד, אשר מגיעות למעל פי 50 מסופרנובה רגילה.

    ההיפרנובה מוגבלת במודלים שלה לעומת סופרנובה, מכיוון שאין התערבות של חומר חיצוני, אחרת הכוכב היה מגיע לנקודה הקריטית לפני שהיה מגיע למסה הקריטית להיפרנובה.

    בדומה לסופרנובה, כשכוכב מגיע לסוף חייו, אין די אנרגיה בכוכב להמשיך את תהליך ההיתוך הגרעיני, אשר תומך בכבידת הכוכב מהליבה, במשך כמה מיליוני שנים התהליך מתרחש תוך יצירת מימן והליום, אבל כאשר זה נגמר בליבה, ממשיך ההיתוך של יסודות כבדים יותר, בכוכבים מסיביים מספיק התהליך מגיע עד להיתוך ברזל, מרגע זה חיי הכוכב ימשכו לכל היותר מספר ימים נוספים. בסופו של התהליך, עדיין מורכבות השכבות החיצוניות מרמה גבוהה של מימן אבל בליבה לא יהיה מספיק אנרגיה, להחזיק את מסת הכוכב והוא יקרוס, הליבה תתגמד ותידחס עוד ועוד תחת המסה האדירה של הכוכב (מעל 25 מסות שמש ובעלת מתכתיות נמוכה), היא תהפוך לסופרנובה סוג lc עם רמה אנרגטית אדירה, תוך כדי פליטת גל ההדף האדיר, התפרצות גמא, והכבידה האינסופית של הליבה אשר הופכת לחור שחור.

    מודל נוסף של היפרנובה נשען על אפקט יצירת זוג. הרעיון הוצע כהסבר להיווצרות רוב המתכות הכבדות ביקום, כשקבוצה גדולה של כוכבים מקבוצה 3 (חסרי מתכות) ביקום המוקדם התפוצצה מעט לאחר המפץ הגדול. במודל הזה, תהליך יצירת הזוג גורם לירידת לחץ חדה ומהירה בליבת הכוכב, אשר גורמת לקריסה חלקית, מכיוון שרוב הכוכב עדיין מורכב מחלקיקים קלים ואנרגטיים וללא מתכות, השכבות העליונות של הכוכב קורסות במהירות לכיוון הליבה, שגם היא עדיין מורכבת מיסודות קלים, לכן היא מתחממת עוד יותר, ומתחילה תגובת שרשרת של היתוך גרעיני כשהחומר בורח חזרה החוצה. תוך כדי הבריחה התרמית החומר נדחף ומתחמם עד שכולו מותך ברגע אחד, וגורם להיפרנובה אדירה. כרגע משוער שהמודל יכול להתרחש בכוכבים בעלי מתכתיות נמוכה ביותר ובעלי לפחות 140 מסות שמש, בשנת 2006 נצפתה היפרנובה אנרגטית במיוחד המשוערת להיות מסוג זה - SN 2006gy, שבפיצוצה השתחררה אנרגיה בכמות של 1045 ג'אול.

    נהוג למדוד את הסופרנובה/היפרנובה בעיקר לפי בהירות, וישנו סוג של היפרנובה עם גרף בהירות שונה במיוחד, שאינו מזוהה עם התפרצויות גמא. זו היפרנובה מסוג lln. כל הסופרנובות מסוג זה מקורן בכוכבים אשר נמצאים בערפיליות גדולות של גז וחומר, שכנראה ברח מקדם־כוכב עצמו ומקיף את הכוכב. שהתווך הבין־כוכבי עצמו הוא הגורם לבהירות הגדולה יותר לאורך זמן של הסופרנובה.

    במודל זה כשחומר נע במהירות גבוהה בחלל כתוצאה מסופרנובה, וגל ההדף מתפשט, הוא למעשה ממיר את האנרגיה הקינטית של החומר הנפלט לקרינה נראית (ייתכנו פיצוצי משנה) כשזה מגיע לחומר הבין־כוכבי. למעשה כל סופרנובה יכולה להפוך להיפרנובה כשהיא מושפעת מחומר בין־כוכבי, הפיצוץ הראשוני אומנם סופרנובה רגילה, אבל ביחד עם החומר ניתן למצוא בהירות גבוהה במיוחד ולאורך זמן ארוך במיוחד, הכי ארוך, מבין המודלים להיפרנובה.

     קילונובה – היא התפרצות הנגרמת מקריסה של שני כוכבי נייטרון הסובבים  אחד את השני. בגלל הכבידה מסלול הכוכבים האלה הולך ומתקרב אחד לשני תוך כדי פליטה של גלי כבידה, עד שהם מתנגשים. ההתנגשות הזו היא כל כך אנרגטית עד שהיא יוצרת את כל היסודות הקיימים מעל זירקוניום כולל יסודות טרנס אוראניים. כל הזהב על כדור הארץ מקורו בהתפרצויות קילונובה

    Most_distant_Gamma-ray_burst.jpg

    תרשים אילוסטרציה של קילונובה בו שני כוכבי נייטרונים מתנגשים..jpg

    images.jpg


    תגובות משתמשים

    תגובה מומלצת

    עדיין לא נוספו תגובות.



    הצטרף לשיחה

    אתה יכול לכתוב עכשיו ולהרשם אחר כך אם יש לכם חשבון הכנס עכשיו בשביל לכתוב מהחשבון שלך

    אורח
    Add a comment...

    ×   הודבק כטקסט מיוחד.   הדבק כטקסט רגיל

      Only 75 emoji are allowed.

    ×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

    ×   התוכן הקודם שלך שוחזר .   נקה

    ×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.


  • פעילות אחרונה

    1. 7

      התמודדות עם בעיות דיוק של NexStar SE8

    2. 8

      הרכבת גלגל פילטרים לדובסוני: לתצפית ויזואלית

    3. 2

      איפוס חצובת אלט-אז (או אולי גם EQ) בעזרת פלייט סולבינג - שאלה

    4. 2

      איפוס חצובת אלט-אז (או אולי גם EQ) בעזרת פלייט סולבינג - שאלה

    5. 2

      איפוס חצובת אלט-אז (או אולי גם EQ) בעזרת פלייט סולבינג - שאלה

×
×
  • צור חדש...

Important Information