Științe | sciencepedia

Memento în fizică reprezintă un site interactiv pentru fixarea cunoștințelor .

Adresa siteului este : file:///F:/memento%20in%20fizica/index.html. Acest site a fost realizat de Smirnov Andra Cristina clasa a VI-a și a fost laureat cu titlul de excelență din partea Formului Inventatorilor și cu premiul Procopiu din cadrul concursului de fizică " Ștefan Procopiu"-creativitate ediția 2016.

SUPERNOVE

CE ESTE O SUPERNOVĂ?

O supernovă este explozia unei stele care a ajuns la sfârşitul vieţii. Aceste explozii produc o cantitate uriaşă de energie şi lumină în galaxiile unde se produc, mai multă decât ar putea produce Soarele nostru pe toată durata existenţei sale. Supernovele sunt şi principala sursă de elemente grele din univers. În medie, o supernovă se produce cam o dată la 50 de ani într-o galaxie de dimensiunile Căii Lactee. La nivelul întregului univers, în fiecare secundă are loc explozia unei stele.

Explozia elimină mare parte sau tot materialul unei stele cu o viteză de până la 30.000 km/s (o zecime din viteza luminii), declanșând propagarea unei unde de șoc în mediul interstelar înconjurător. Unda de șoc duce la răspândirea unui nor de gaz și praf denumit rămășiță de supernovă.

ISTORIC

Prima supernovă atestată istoric, SN 185, a fost văzută de astronomii chinezi în anul 185 e.n. Cea mai strălucitoare supernovă a fost SN 1006, descrisă în detaliu de astronomii chinezi și arabi.

Supernova SN 1054 a produs nebuloasa Crabului. Supernovele SN 1572 și SN 1604, ultimele observate cu ochiul liber în galaxia Calea Lactee, au avut efecte semnificative asupra dezvoltării astronomiei europene, deoarece au fost utilizate ca argument împotriva ideii aristoteliene că universul de dincolo de lună și de planete este fix.

De la dezvoltarea telescopului, descoperirile de supernove s-au extins la alte galaxii, începând cu observarea în 1885 a supernovei S Andromedae în galaxia Andromeda. Supernovele aduc informații importante despre distanțele cosmologice. În secolul al XX-lea, s-au dezvoltat modelele de succes pentru fiecare tip de supernovă, și a început să se înțeleagă rolul supernovelor în procesul de formare a stelelor.

TIPURI DE SUPERNOVE

1) Supernovă de tip Ia este o subcategorie de stele variabile cataclismice rezultată din explozia violentă a unei pitice albe. O pitică albă este restul unei stele care și-a încheiat ciclul normal de viață și a încetat să mai întrețină fuziune nucleară. Piticele albe de tipul cel mai comun, carbon-oxigen, sunt capabile de a mai întreține unele reacții de fuziune ce eliberează o cantitate mare de energie, cu condiția ca temperatura lor să crească suficient de mult.

Un model de formare a acestei categorii de supernove este un sistem binar cu stele apropiate. Sistemul constă din stele din secvența principală, cea primară având masă mai mare decât cea secundară. Fiind de masă mai mare, cea primară este prima dintre cele două care evoluează în ramura asimptotică a gigantelor, unde straturile exterioare se extind considerabil.

Dacă cele două stele ajung să aibă straturi exterioare comune, atunci sistemul poate pierde cantități semnificative de masă, reducându-și momentul cinetic, raza orbitală și perioada de rotație. După ce steaua primară a degenerat într-o pitică albă, cea secundară evoluează ulterior într-o gigantă roșie și situația devine favorabilă acreției de masă de către primară. În timpul fazelor finale cu straturi comune, cele două stele se rotesc una în jurul celeilalte la distanță din ce în ce mai mică, pe măsură ce se pierde momentul cinetic. Orbita rezultată poate avea o perioadă de doar câteva ore.

2) Supernova de tip Ib și tip Ic reprezintă o categorie de explozii stelare cauzate de colapsul interior al stelelor masive. Aceste stele au pierdut (sau le-a fost luat) învelișul exterior de hidrogen, și, în comparație cu supernovele de tip Ia, nu au silicon prezent în liniile de absorbție. Ipotetic, supernovele tip Ic diferă prin faptul ca au pierdut mai mult decât învelișul inițial, pierzând majoritatea heliului posedat.

Înainte de a deveni supernovă, este organizată ca o ceapă, cu straturi de diferse elemente care fuzionează. Cel mai exterior strat este cel de hidrogen, urmat de heliu, carbon, oxigen ș.a.m.d. În momentul în care stratul exterior de hidrogen este pierdut, urmatorul strat este expus (heliu în principal amestecat cu alte elemente). Acest fenoment se întâmplă când stea foarte fierbinte și masivă ajunge la un punct în evoluția sa când o semnificativă parte a masei sale este pierdută datorită vântului stelar.

3) Supernova de tip II aparține unei subcategorii de stele variabile cataclismice cunoscute sub denumirea de supernove cu colaps al miezului, ce rezultă din prăbușirea internă și explozia violentă a unei stele masive. Prezența hidrogenului în spectrul său este cea care distinge o supernovă de tip II de alte clase de supernove. Supernovele de tipul II rămân fară combustibil nuclear şi sunt strivite de propria forţă gravitaţională.

Pentru ca o stea să devină o supernovă de tipul II trebuie să aibă o masă de câteva ori mai mare decât cea a Soarelui nostru (de la 8 până la 15 ori mai mare). Ca şi Soarele, steaua va rămâne treptat fără combustibilul aflat în nucleu, mai întâi fără hidrogen, apoi fară heliu. Va avea totuşi suficientă masă şi presiune rămasă pentru fuziunea carbonului.

Există şi subcategorii ale supernovelor de tip II, clasificate în funcţie de intensitatea luminii lor: L şi P. În cazul supernovelor de tip II-L intensitatea luminii scade progresiv după explozie, în timp ce lumina supernovelor de tip II-P rămâne la o intensitate relativ constantă pentru o vreme, înainte să scadă. Ambele poartă semnătura hidrogenului în spectrul luminos. Stelele mult mai grele decât Soarele (de aproximativ 20-30 de ori) au mai puţine şanse să explodeze sub forma supernovelor, în schimb astronomii cred că acestea colapsează şi formează găuri negre.

ROLUL ÎN EVOLUŢIA STELARĂ

Rămășița unei supernove constă dintr-un obiect compact și o undă de șoc de material ce se extinde rapid. Acest nor de material mătură mediul interstelar înconjurător într-o fază de expansiune liberă, ce poate dura până la două secole. Unda apoi trece, treptat, printr-o perioadă de expansiune adiabatică, și se va răci și se va amesteca încet cu mediul interstelar înconjurător de-a lungul unei perioade de aproximativ 10.000 de ani.

În astronomia standard, Big Bangul a produs hidrogen, heliu și puțin litiu, pe când toate celelalte elemente mai grele au fost sintetizate în stele și supernove. Supernovele tind să îmbogățească mediul interstelar cu metale, termen ce înseamnă, pentru astronomi, toate elementele în afara hidrogenului și heliului, definiție diferită de cea din chimie.

Aceste elemente injectate îmbogăţesc în cele din urmă norii moleculari în care se formează stelele.

IMPACTUL ASUPRA PĂMÂNTULUI

O supernovă apropiată de Pământ este o explozie ce ar avea ca rezultat moartea unei stele aflate suficient de aproape de Pământ (la mai puţin de 100 ani-lumină) pentru a avea efecte observabile asupra biosferei. Razele gamma de la o supernovă induc o reacţie chimică în straturile superioare ale atmosferei, reacţie ce transformă azotul molecular în oxizi azotici, consumând suficient din stratul de ozon pentru a expune suprafaţa planetei la radiaţii solare şi cosmice dăunătoare.

Supernovele de tip Ia ar putea fi, potenţial, cele mai periculoase dacă au loc suficient de aproape de Pământ. Întrucât supernovele de tip Ia apar din stelele slabe din categoria piticelor albe, este posibil ca o supernovă ce ar putea afecta Pământul să apară pe neprevăzute într-un sistem solar care nu a fost bine studiat.

Aceasta este una din cauzele presupuse ale dispariției de specii, când aproape 60% din formele de viață oceanice de pe Pământ au murit. În 1996, s-a teoretizat că urme ale fostelor supernove ar putea fi detectabile pe Pământ sub formă de izotopi metalici aflați în stratele de rocă. În consecință, s-a observat creșterea cantității de fier- 60 în rocile de pe fundul Oceanului Pacific.

BIBLIOGRAFIE