Сверхновая типа II, как конечный этап эволюции массивных звезд

Здесь приведена мультипликация NASA, показывающая взрыв звезды как сверхновой и превращение ее в пульсар.

Сверхновые - звезды, блеск которых увеличивается на десятки звездных величин за сутки. В течение малого периода времени взрывающаяся сверхновая может быть ярче, чем все звезды ее родной галактики.

Существует два типа cверхновых: Тип I и Тип II. Считается, что Тип II является конечным этапом эволюции одиночной звезды с массой М_*=10+3М_sun. Тип I связан, по-видимому, с двойной системой, в которой одна из звезд белый карлик, на который идет аккреция со второй звезды (более подробно здесь). Дальше мы рассматриваем только сверхновые Типа II, как конечный этап эволюции одиночной звезды.

Крабовидная туманность - остаток взрыва сверхновой

Остатки Сверхновых

Ядро массивной, глубоко проэволюционировавшей звезды состоит из элементов железного пика. Так как ядро атома железа находится на "переломной точке" между объединением и расщеплением ядер с энерговыделением, то в звезде больше не может выделяться энергию за счет синтеза новых ядер. Однако в ядре массивной звезды ядерные реакции будут продолжаться из-за очень высокой температуры . Однако, дальнейшие реакции отнимают энергию от ядра, при такой высокой температуре и плотности гамма фотоны, присутствующие в ядре, имеют достаточную энергию, что бы разрушать тяжелые ядра, произведенные в предыдущих реакциях, например:

Этот процесс, называемый фоторасщеплением нарушает гидростатическое равновесие, существовавшее в звезде. Результатом является катострофический коллапс ядра. Если масса железного ядра 1.4М_sun<М_ядра<3М_sun, то коллапс приводит к нейтронной звезде, при М_ядра>3М_sun - к черной дыре.

Очень упрощенно взрыв сверхновой можно описать следующим образом: когда ядро достигает размера порядка 10 км, и плотности 800 млн.тонн/cм³, давление электронного вырожденного газа становится неспособным противостоять дальнейшему сжатию, и свободные электроны соединятся с протонами образуя нейтроны и испуская нейтрино:

Нейтрино, которые испускаются прямо из ядра, способствуют дальнейшей потере им энергии и еще более быстрому коллапсу. Ядро коллапсирует столь стремительно (за время порядка секунды), что наружные слои звезды отстают от него. Когда ядро уменьшится до размера около 10 км, нейтронный газ станет вырожденным и резко остановит дальнейшее сжатие. Падающая материя оболочки испытает действие ударной волны, направленное наружу. Эта ударная волна увлечет оставшийся материал оболочки за собой, сжимая и нагревая его. Конечным результатом будет формирование нейтронной звезды или черной дыры в ядре и полный разрыв остатка звезды с высвобождением энергии порядка 10⁵³ эрг в нейтрино и 10⁵¹ эрг в кинетической и световой энергии. (Световая энергия эквивалентна тому,что Солнце высветит за все время своей жизни на главной последовательности, т.е. за период около 10¹⁰ лет).

Химическая структура сверхгиганта перед взрывом сверхновой Типа II

И.Миронова