Skip to main content
Global

23.2: Mageuzi ya Stars Massive- Kumaliza kulipuka

  • Page ID
    176358
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Malengo ya kujifunza

    Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

    • Eleza mambo ya ndani ya nyota kubwa kabla ya supanova
    • Eleza hatua za kuanguka kwa msingi na mlipuko
    • Orodha ya hatari zinazohusiana na supernovae karibu

    Shukrani kwa kupoteza kwa wingi, basi, nyota zilizo na raia wa kuanzia hadi angalau 8\(M_{\text{Sun}}\) (na labda hata zaidi) labda zinamaliza maisha yao kama wachanga mweupe. Lakini tunajua nyota zinaweza kuwa na raia kubwa kama 150 (au zaidi)\(M_{\text{Sun}}\). Wana aina tofauti ya kifo katika kuhifadhi kwao. Kama tutakavyoona, nyota hizi hufa na bang.

    Fusion nyuklia ya vipengele nzito

    Baada ya heliamu katika msingi wake imechoka (tazama The Evolution of More Massive Stars), mageuzi ya nyota kubwa huchukua mwendo tofauti sana na ule wa nyota za chini. Katika nyota kubwa, uzito wa tabaka za nje unatosha kulazimisha msingi wa kaboni kwa mkataba mpaka inakuwa moto wa kutosha kuunganisha kaboni kuwa oksijeni, neon, na magnesiamu. Mzunguko huu wa kupinga, inapokanzwa, na moto wa mafuta mengine ya nyuklia hurudia mara kadhaa zaidi. Baada ya kila moja ya nishati ya nyuklia iwezekanavyo imechoka, mikataba ya msingi tena mpaka kufikia joto jipya juu ya kutosha kwa fyuzi nuclei bado nzito. Bidhaa za fusion ya kaboni zinaweza kubadilishwa zaidi kuwa silicon, sulfuri, kalsiamu, na argon. Na mambo haya, wakati hasira kwa joto la juu bado, linaweza kuchanganya kuzalisha chuma. Nyota kubwa hupitia hatua hizi sana, haraka sana. Katika nyota kubwa sana, baadhi ya hatua za fusion kuelekea mwisho zinaweza kuchukua miezi tu au hata siku! Hii ni kilio cha mbali na mamilioni ya miaka wanayotumia katika hatua kuu ya mlolongo.

    Katika hatua hii ya mageuzi yake, nyota kubwa inafanana na vitunguu na msingi wa chuma. Kama sisi kupata mbali zaidi kutoka katikati, tunapata maganda ya joto kupungua ambayo athari nyuklia kuhusisha kiini cha kuendelea chini molekuli silicon na kiberiti, oksijeni, neon, kaboni, heliamu, na hatimaye, hidrojeni (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)).

    alt
    Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Muundo wa Star Kale Massive. Kabla ya kuanguka kwake kwa mvuto wa mwisho, msingi wa nyota kubwa unafanana na vitunguu. Msingi wa chuma umezungukwa na tabaka za silicon na sulfuri, oksijeni, neon, kaboni iliyochanganywa na oksijeni, heliamu, na hatimaye hidrojeni. Nje ya msingi, utungaji ni hasa hidrojeni na heliamu. (Kumbuka kwamba mchoro huu hauna kiwango kikubwa lakini ni maana tu ya kufikisha wazo la jumla la nyota hiyo ingekuwa kama.)

    Lakini kuna kikomo kwa muda gani mchakato huu wa kujenga vipengele na fusion unaweza kuendelea. Fusion ya silicon ndani ya chuma inakuwa hatua ya mwisho katika mlolongo wa uzalishaji wa kipengele kisichozidi. Hadi kufikia hatua hii, kila mmenyuko wa fusion umezalisha nishati kwa sababu kiini cha kila bidhaa ya fusion imekuwa imara zaidi kuliko nuclei iliyoifanya. Kama ilivyojadiliwa katika Sun: Nuclear Powerhouse, mwanga nuclei kutoa baadhi ya nishati yao kisheria katika mchakato wa fusing katika zaidi tightly amefungwa, nzito nuclei. Ni nishati hii iliyotolewa ambayo inashika shinikizo la nje ndani ya msingi ili nyota isianguke. Lakini kati ya nuclei zote zinazojulikana, chuma ni imara zaidi na hivyo imara zaidi.

    Unaweza kufikiria hali kama hii: viini vyote vidogo vinataka “kukua” kuwa kama chuma, na wako tayari kulipa (kuzalisha nishati) ili kuelekea lengo hilo. Lakini chuma ni kiini cha kukomaa na kujithamini vizuri, kikamilifu maudhui kuwa chuma; inahitaji malipo (lazima kunyonya nishati) kubadili muundo wake wa nyuklia imara. Hii ni kinyume kabisa cha kile kilichotokea katika kila mmenyuko wa nyuklia hadi sasa: badala ya kutoa nishati ya kusawazisha mvuto wa ndani wa mvuto, athari zozote za nyuklia zinazohusisha chuma zingeondoa nishati fulani kutoka kwenye kiini cha nyota.

    Haiwezi kuzalisha nishati, nyota sasa inakabiliwa na janga.

    Kuanguka ndani ya mpira wa nyutroni

    Wakati athari za nyuklia zikisimama, kiini cha nyota kubwa kinasaidiwa na elektroni zilizoharibika, kama vile kibete nyeupe ilivyo. Kwa nyota zinazoanza mageuzi yao kwa wingi wa angalau 10\(M_{\text{Sun}}\), msingi huu huenda hutengenezwa hasa kwa chuma. (Kwa nyota zilizo na raia wa awali katika upeo wa 8 hadi 10\(M_{\text{Sun}}\), msingi ni uwezekano wa kufanywa kwa oksijeni, neon, na magnesiamu, kwa sababu nyota haipati moto wa kutosha kuunda mambo kama nzito kama chuma. Utungaji halisi wa vidonda vya nyota katika aina hii ya wingi ni vigumu sana kuamua kwa sababu ya sifa za kimwili katika cores, hasa kwa densities ya juu sana na joto linalohusika.) Tutazingatia cores kubwa zaidi ya chuma katika majadiliano yetu.

    Wakati hakuna nishati inayozalishwa ndani ya msingi mweupe wa nyota, fusion bado hutokea katika maganda yanayozunguka msingi. Kama shells kumaliza athari zao za fusion na kuacha kuzalisha nishati, majivu ya mmenyuko wa mwisho huanguka kwenye msingi wa kibete nyeupe, na kuongeza umati wake. Kama Kielelezo\(23.1.1\) katika Sehemu ya 23.1 inaonyesha, molekuli ya juu ina maana ya msingi mdogo. Msingi unaweza mkataba kwa sababu hata gesi iliyoharibika bado ni nafasi tupu. Electroni na nuclei ya atomiki ni, baada ya yote, ndogo sana. Electroni na nuclei katika msingi wa stellar inaweza kuwa inaishi ikilinganishwa na hewa katika chumba chako, lakini bado kuna nafasi nyingi kati yao.

    Elektroni mara ya kwanza hupinga kuwa imejaa karibu pamoja, na hivyo msingi hupungua kiasi kidogo tu. Hatimaye, hata hivyo, msingi wa chuma unafikia wingi mkubwa kiasi kwamba hata elektroni zilizoharibika haziwezi kuunga mkono tena. Wakati wiani unafikia 4 × 10 11 g/cm 3 (mara bilioni 400 wiani wa maji), baadhi ya elektroni ni kweli mamacita ndani ya viini atomia, ambapo huchanganya na protoni kuunda neutroni na neutrino. Mabadiliko haya si kitu ambacho ni ukoo kutoka maisha ya kila siku, lakini inakuwa muhimu sana kama vile nyota kubwa ya msingi huanguka.

    Baadhi ya elektroni sasa zimekwenda, hivyo kiini hakiwezi tena kupinga masi ya kusagwa ya tabaka za juu za nyota. Msingi huanza kupungua haraka. Elektroni zaidi na zaidi sasa zinasukumwa ndani ya viini atomia, ambayo hatimaye ikawa imejaa nyutroni ambazo haziwezi kushikilia.

    Kwa hatua hii, neutrons hupigwa nje ya nuclei na inaweza kutumia nguvu mpya. Kama ilivyo kweli kwa elektroni, inageuka kuwa nyutroni zinakataa sana kuwa mahali pale na kusonga kwa njia ile ile. Nguvu inayoweza kutekelezwa na nyutroni hizo zinazoharibika ni kubwa zaidi kuliko ile inayozalishwa na elektroni zilizoharibika, hivyo isipokuwa msingi ni mkubwa mno, wanaweza hatimaye kuacha kuanguka.

    Hii inamaanisha kuwa kiini cha kuanguka kinaweza kufikia hali thabiti kama mpira uliovunjika uliofanywa hasa na nyutroni ambazo wanaastronomia huita nyota ya neutroni. Hatuna namba halisi (“kikomo cha Chandrasekhar”) kwa masi ya kiwango cha juu cha nyota ya neutroni, lakini mahesabu yanatuambia kwamba kikomo cha juu cha masi cha mwili uliofanywa kwa nyutroni kinaweza kuwa takriban 3 tu\(M_{\text{Sun}}\). Hivyo kama masi ya msingi ingekuwa kubwa kuliko hii, basi hata upunguvu wa neutroni hautaweza kuzuia msingi usiingie zaidi. Nyota inayokufa inapaswa kuishia kama kitu hata zaidi kilichosisitizwa sana, ambayo hadi hivi karibuni iliaminika kuwa ni aina moja tu inayowezekana ya kitu-hali ya kuingiliana mwisho inayojulikana kama shimo jeusi (ambalo ni somo la sura inayofuata). Hii ni kwa sababu hakuna nguvu iliyoaminika kuwepo ambayo inaweza kuzuia kuanguka zaidi ya hatua ya nyota ya neutroni.

    Kuanguka na Mlipuko

    Wakati kuanguka kwa msingi wa nyota ya molekuli ya juu kunasimamishwa na neutroni zilizoharibika, msingi huokolewa kutokana na uharibifu zaidi, lakini inageuka kuwa nyota zote zimepigwa mbali. Hapa ni jinsi gani hutokea.

    Kuanguka ambayo hufanyika wakati elektroni zinaingizwa ndani ya nuclei ni haraka sana. Katika chini ya pili, msingi wenye wingi wa karibu 1\(M_{\text{Sun}}\), ambao awali ulikuwa takriban ukubwa wa Dunia, huanguka kwa kipenyo cha kilomita chini ya 20. Kasi ambayo nyenzo huanguka ndani hufikia moja ya nne kasi ya mwanga. Kuanguka kunakoma tu wakati wiani wa msingi unazidi wiani wa kiini cha atomiki (ambayo ni aina ya densest ya jambo tunajua). Nyota ya kawaida ya nyutroni imesisitizwa kiasi kwamba kurudia wiani wake, tunapaswa kuwapunguza watu wote ulimwenguni kuwa mchemraba mmoja wa sukari! Hii itatupa thamani ya mchemraba mmoja wa sukari (thamani ya sentimita moja ya ujazo) ya nyota ya neutroni.

    Msingi wa neutron unaoharibika sana hupinga ukandamizaji zaidi, kwa ghafla kuzuia kuanguka. Mshtuko wa mshtuko wa ghafla huanzisha wimbi la mshtuko linaloanza kueneza nje. Hata hivyo, mshtuko huu peke yake hautoshi kuunda mlipuko wa nyota. Nishati iliyotokana na suala linaloingia haraka kufyonzwa na nuclei ya atomiki katika tabaka zenye, overlying ya gesi, ambapo huvunja nuclei ndani ya neutrons binafsi na protoni.

    Uelewa wetu wa michakato ya nyuklia unaonyesha (kama tulivyotaja hapo juu) kwamba kila wakati elektroni na protoni katika kiini cha nyota hujiunga kutengeneza neutroni, muungano hutoa neutrino. Hizi ghostly subatomic chembe, kuletwa katika Sun: Nuclear Powerhouse, kubeba baadhi ya nishati ya nyuklia. Ni uwepo wao ambao huzindua mlipuko wa mwisho wa nyota. Nishati ya jumla zilizomo katika neutrinos ni kubwa. Katika pili ya awali ya mlipuko wa nyota, nguvu iliyobeba na nyutrino (Watts 10 46) ni kubwa kuliko nguvu iliyotolewa na nyota zote katika galaxi zaidi ya bilioni.

    Wakati neutrino kwa kawaida haziingiliani sana na jambo la kawaida (sisi hapo awali tuliwashutumu kuwa ni kinyume cha kijamii), jambo karibu na kituo cha nyota inayoanguka ni mnene kiasi kwamba nyutrino zinaingiliana nayo kwa kiwango fulani. Wao amana baadhi ya nishati hii katika tabaka ya nyota nje ya msingi. Hii kubwa, ghafla pembejeo ya nishati reverses inflall ya tabaka hizi na anatoa yao explosively nje. Zaidi ya masi ya nyota (mbali ya ile iliyoingia katika nyota ya neutroni katika kiini) kisha inatupwa nje angani. Kama tulivyoona mapema, mlipuko huo unahitaji nyota ya angalau 8\(M_{\text{Sun}}\), na nyota ya neutroni inaweza kuwa na masi ya angalau 3\(M_{\text{Sun}}\). Kwa hiyo, angalau mara tano molekuli ya Jua letu inatupwa angani katika kila tukio hilo la kulipuka!

    Mlipuko unaoitwa huitwa supanova (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Wakati milipuko hii inatokea karibu, inaweza kuwa miongoni mwa matukio ya mbinguni ya kuvutia zaidi, kama tutakavyojadili katika sehemu inayofuata. (Kwa kweli, kuna angalau aina mbili tofauti za milipuko ya supanova: aina tuliyokuwa tukielezea, ambayo ni kuanguka kwa nyota kubwa, inaitwa, kwa sababu za kihistoria, supanova ya aina II. Tutaelezea jinsi aina zinatofautiana baadaye katika sura hii).

    alt
    Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Tano Supernova milipuko katika Galaxy nyingine. Mishale katika mstari wa juu wa picha inaelezea supernovae. Mstari wa chini unaonyesha galaksi za jeshi kabla au baada ya nyota kulipuka. Kila moja ya supernovae hizi zililipuka kati ya miaka bilioni 3.5 na 10 iliyopita. Kumbuka kwamba supernovae wakati wao kulipuka kwanza inaweza kuwa kama mkali kama galaxy nzima.

    \(\PageIndex{1}\)Jedwali linafupisha majadiliano hadi sasa juu ya kile kinachotokea kwa nyota na vitu vya substellar vya raia tofauti za awali mwishoni mwa maisha yao. Kama mengi ya ufahamu wetu wa kisayansi, orodha hii inawakilisha ripoti ya maendeleo: ni bora tunaweza kufanya na mifano yetu ya sasa na uchunguzi. Mipaka molekuli sambamba na matokeo mbalimbali inaweza kubadilika kiasi fulani kama mifano ni bora. Kuna mengi ambayo hatujafahamu bado kuhusu maelezo ya kile kinachotokea wakati nyota zinafa.

    40". Chini ya safu ya “Final State at the End of Is Life” ni maadili: “Sayari”, “Brown kibete”, “Mzungu kibete alifanya zaidi ya heliamu”, “White kibete alifanya zaidi ya kaboni na oksijeni”, “White kibete alifanya ya oksijeni-neon—magnesiamu”, “Supernova mlipuko unaoacha nyota ya neutroni” na “Mlipuko wa Supernova unaoacha shimo nyeusi”.">
    Jedwali\(\PageIndex{1}\): Hatima ya mwisho ya Nyota na Vitu vya Substellar na Misa tofauti
    Misa ya awali (Misa ya Jua = 1) 1 Hali ya mwisho mwishoni mwa Maisha Yake
    <0.01 Sayari
    0.01 hadi 0.08 Brown kibete
    0.08 hadi 0.25 White kibete alifanya zaidi ya heliamu
    0.25 hadi 8 White kibete alifanya zaidi ya kaboni na oksijeni
    8 hadi 10 White kibete alifanya ya oksijeni, neon, na magnesiamu
    10 hadi 40 Mlipuko wa Supernova unaoacha nyota ya neutroni
    > 40 Supernova mlipuko kwamba majani shimo nyeusi

    Supernova Kutoa na Supernova inachukua mbali

    Baada ya mlipuko wa supanova, maisha ya nyota kubwa huja mwisho. Lakini kifo cha kila nyota kubwa ni tukio muhimu katika historia ya galaxi yake. Elementi zilizojengwa na fusion wakati wa maisha ya nyota sasa “zinatengenezwa tena” kuwa angani na mlipuko huo, na kuzifanya zipatikane ili kuimarisha gesi na vumbi vinavyounda nyota na sayari mpya. Kwa sababu mambo haya nzito yaliyotolewa na supernovae ni muhimu kwa ajili ya malezi ya sayari na asili ya maisha, ni haki kusema kwamba bila kupoteza kwa wingi kutoka supernovae na nebulae ya sayari, wala waandishi wala wasomaji wa kitabu hiki hawatapo.

    Lakini mlipuko wa supanova una mchango mmoja zaidi wa ubunifu wa kufanya, moja sisi allyuded katika Stars kutoka Ujana hadi Uzee wakati sisi aliuliza ambapo atomi katika kujitia yako walitoka. Mlipuko wa supanova hutoa mafuriko ya neutroni yenye nguvu ambayo pipa kupitia nyenzo za kupanua. Neutroni hizi zinaweza kufyonzwa na chuma na viini vingine ambapo zinaweza kugeuka kuwa protoni. Kwa hiyo, hujenga vipengele ambavyo ni kubwa zaidi kuliko chuma, ikiwa ni pamoja na favorites vile duniani kama dhahabu na fedha. Huu ndio mahali pekee tunajua ambapo atomi nzito kama risasi au uranium zinaweza kufanywa. Wakati mwingine kuvaa baadhi kujitia dhahabu (au kutoa baadhi ya mpenzi wako), kumbuka kwamba wale atomi dhahabu walikuwa mara moja sehemu ya nyota kulipuka!

    Supernovae inapopuka, elementi hizi (pamoja na zile nyota zilizofanywa wakati wa nyakati imara zaidi) zinatupwa ndani ya gesi iliyopo kati ya nyota na kuchanganywa nayo. Hivyo, supernovae jukumu muhimu katika kuimarisha Galaxy yao na mambo nzito, kuruhusu, miongoni mwa mambo mengine, mambo ya kemikali ambayo hufanya sayari duniani na vitalu vya ujenzi wa maisha kuwa zaidi ya kawaida kama muda unaendelea (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)).

    alt
    Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Kepler Supernova Remant. Picha hii inaonyesha mabaki yaliyopanuka ya mlipuko wa supanova, ambao ulionekana mara ya kwanza takriban miaka 400 iliyopita na walinzi wa anga, akiwemo mwanaastronomia maarufu Johannes Kepler. Sanda la gesi na vumbi lenye umbo la Bubble sasa lina upana wa miaka 14 ya nuru na linaongezeka kwa kilomita 2,000 kwa sekunde (maili milioni 4 kwa saa). Mabaki hutoa nishati katika wavelengths kutoka X-rays (inavyoonekana katika bluu na kijani) kwa mwanga unaoonekana (njano) na ndani ya infrared (nyekundu). Ganda la kupanua lina tajiri katika chuma, ambalo lilitayarishwa katika nyota iliyolipuka. Picha kuu inachanganya picha za rangi moja za mtu binafsi zinazoonekana chini kwenye picha moja ya wavelength.

    Supernovae pia hufikiriwa kuwa chanzo cha chembe nyingi za juu-nishati za cosmic ray zilizojadiliwa katika Cosmic Rays. Trapped na shamba magnetic ya Galaxy, chembe kutoka nyota zilizolipuka zinaendelea kuzunguka ond kubwa ya Milky Way. Wanasayansi wanadhani kwamba mionzi ya cosmic yenye kasi inayopiga nyenzo za maumbile ya viumbe vya Dunia zaidi ya mabilioni ya miaka inaweza kuwa imechangia mabadiliko ya thabu-mabadiliko ya hila katika kanuni ya maumbile ambayo husababisha mageuzi ya maisha katika sayari yetu. Kwa njia zote tulizozitaja, supernovae wamekuwa na sehemu katika maendeleo ya vizazi vipya vya nyota, sayari, na maisha.

    Lakini supernovae pia ina upande wa giza. Tuseme umbo la maisha lina bahati mbaya ya kuendeleza kuzunguka nyota inayotokea kulala karibu na nyota kubwa inayotarajiwa kuwa supanova. Aina hizo za maisha zinaweza kujipatia wakati mionzi kali na chembe za nishati za juu kutoka mlipuko wa nyota jirani hufikia ulimwengu wao. Ikiwa, kama baadhi ya wanaastronomia wanavyobashiri, maisha yanaweza kuendeleza katika sayari nyingi zinazozunguka nyota za muda mrefu (chini ya molekuli), basi uwezekano wa nyota na sayari ya maisha hayo hayawezi kuwa yote muhimu kwa mageuzi na maisha yake ya muda mrefu. Maisha huenda yameumbwa karibu na idadi ya nyota zenye utulivu wa kupendeza tu ili kufutwa kwa sababu nyota kubwa iliyo karibu na ghafla ikaenda supanova. Kama vile watoto waliozaliwa katika eneo la vita wanaweza kujikuta waathirika wasio haki wa jirani yao ya vurugu, maisha karibu sana na nyota inayoenda supanova yanaweza kuanguka mawindo ya kuzaliwa mahali potofu wakati usiofaa.

    Ni umbali gani salama kutoka mlipuko wa supanova? Wengi hutegemea vurugu za mlipuko fulani, ni aina gani ya supanova (tazama The Evolution of Binary Star Systems), na kiwango gani cha uharibifu tuko tayari kukubali. Mahesabu yanaonyesha kwamba supanova chini ya miaka 50 ya nuru mbali na sisi bila ya shaka ingeishia maisha yote duniani, na kwamba hata moja ya miaka 100 ya nuru mbali ingekuwa na madhara makubwa kwa viwango vya mionzi hapa. Mmoja mdogo wa kutoweka kwa viumbe wa bahari takriban miaka milioni 2 iliyopita duniani huenda kweli umesababishwa na supanova kwa umbali wa takriban miaka 120 ya nuru.

    Habari njema ni kwamba kwa sasa hakuna nyota kubwa zinazoahidi kuwa supernovae ndani ya miaka 50 ya nuru ya Jua. (Hii ni sehemu kwa sababu aina ya nyota kubwa zinazokuwa supernovae kwa ujumla ni nadra kabisa.) Nyota kubwa karibu na sisi, Spica (katika nyota ya Virgo), ni karibu miaka 260 ya mwanga, labda umbali salama, hata kama kulipuka kama supanova katika siku za usoni.

    Mfano\(\PageIndex{1}\): Uzito uliokithiri

    Katika sehemu hii, uliletwa kwa vitu vyenye mnene sana. Je! Mvuto wa vitu hivi ungekuathirije? Kukumbuka kuwa nguvu ya mvuto\(F\), kati ya miili miwili ni mahesabu kama

    \[F=G\dfrac{M_1M_2}{R^2} \nonumber\]

    wapi\(G\) mvuto mara kwa mara\(6.67 \times 10^{–11} \text{ Nm}^2/\text{kg}^2\),,\(M_1\) na\(M_2\) ni raia wa miili miwili, na\(R\) ni kujitenga kwao. Pia, kutokana na sheria ya pili ya Newton,

    \[F=M \times a \nonumber\]

    \(a\)wapi kasi ya mwili kwa wingi\(M\).

    Basi hebu tuangalie hali ya moleku—sema, wewe—umesimama juu ya mwili, kama vile Dunia au kibete nyeupe (ambapo tunadhani utakuwa umevaa suti ya nafasi ya joto). Wewe ni\(M_1\) na mwili unaosimama ni\(M_2\). Umbali kati yako na katikati ya mvuto wa mwili ambao unasimama ni radius yake,\(R\). Nguvu iliyojitokeza kwako ni

    \[F=M_1 \times a=G\dfrac{M_1M_2}{R^2} \nonumber\]

    Kutatua kwa\(a\), kuongeza kasi ya mvuto juu ya ulimwengu huo, tunapata

    \[g= \frac{ \left(G \times M \right)}{R^2} \nonumber\]

    Kumbuka kuwa tumebadilisha ishara ya jumla ya kuongeza kasi,\(a\), na wanasayansi ishara kutumia kwa ajili ya kuongeza kasi ya mvuto,\(g\).

    Sema ya kwamba kibete nyeupe fulani kina masi ya Jua (2 × 10 kilo 30) lakini radius ya Dunia (6.4 × 10 6 m). Je! Ni kasi gani ya mvuto kwenye uso wa kibete nyeupe?

    Suluhisho

    Kuongezeka kwa mvuto kwenye uso wa kibete nyeupe ni

    \[ g \text{ (white dwarf)} = \frac{ \left( G \times M_{\text{Sun}} \right)}{R_{\text{Earth}}^2} = \frac{ \left( 6.67 \times 10^{−11} \text{ m}^2/\text{kg s}^2 \times 2 \times 10^{30} \text{ kg} \right)}{ \left( 6.4 \times 10^6 \text{ m} \right)^2}= 3.26 \times 10^6 \text{ m}/\text{s}^2 \nonumber\]

    Linganisha hii na g juu ya uso wa Dunia, ambayo ni 9.8 m/s 2.

    Zoezi\(\PageIndex{1}\)

    Je, ni kuongeza kasi ya mvuto juu ya uso ikiwa kibete nyeupe kina mara mbili masi ya Jua na ni nusu tu ya radius ya Dunia?

    Jibu

    \[ g \text{ (white dwarf)} = \frac{ \left( G \times 2M_{\text{Sun}} \right)}{ \left( 0.5R_{\text{Earth}} \right)^2}= \frac{ \left(6.67 \times 10^{−11} \text{ m}^2/\text{kg s}^2 \times 4 \times 10^{30} \text{ kg} \right)}{ \left(3.2 \times 10^6 \right)^2}=2.61 \times 10^7 \text{ m}/\text{s}^2 \nonumber\]

    Muhtasari

    Katika nyota kubwa, fusion ya hidrojeni katika msingi inafuatiwa na athari nyingine kadhaa za fusion zinazohusisha vipengele vikali. Kabla ya kuchochea vyanzo vyote vya nishati, nyota kubwa ina msingi wa chuma unaozungukwa na maganda ya silicon, sulfuri, oksijeni, neon, kaboni, heliamu, na hidrojeni. Fusion ya chuma inahitaji nishati (badala ya kuifungua). Ikiwa masi ya msingi wa chuma ya nyota inazidi kikomo cha Chandrasekhar (lakini ni chini ya 3\(M_{\text{Sun}}\)), msingi huanguka hadi wiani wake unazidi ule wa kiini atomia, na kutengeneza nyota ya neutroni yenye kipenyo cha kawaida cha kilomita 20. Kiini kinarudi na kuhamisha nishati nje, na kupiga mbali tabaka za nje za nyota katika mlipuko wa supanova wa aina II.

    maelezo ya chini

    Nyota 1 katika safu za masi 0.25—8 na 8—10 zinaweza kuzalisha baadaye aina ya supanova tofauti na ile tuliyojadiliwa hadi sasa. Hizi ni kujadiliwa katika Evolution ya Binary Star Systems.

    faharasa

    nyota ya neutroni
    kitu kompakt ya wiani juu sana linajumuisha karibu kabisa ya neutrons
    aina II supanova
    mlipuko wa stellar uliozalishwa mwishoni mwa mageuzi ya nyota ambazo wingi huzidi takribani mara 10 ya wingi wa Jua