Астрономические объекты, раздел астрофизика

Чтобы понять сверхновые и два других типа астрономических объектов, обсуждаемых ниже, мы должны кратко рассмотреть стадии жизни звезды.

Звезда - это тело, топливом для которого является его масса, потому что ядерные реакции внутри него преобразуют массу в энергию. После определенных процессов звезды претерпевают преобразования, которые в основном определяются их массой.

Если масса меньше восьми солнечных масс, звезда станет белым карликом. Если масса составляет от восьми до двадцати пяти солнечных масс, звезда станет нейтронной звездой. Если масса превышает двадцать пять солнечных масс, она станет черной дырой. В случае черных дыр и нейтронных звезд звезды обычно взрываются, оставляя после себя остаточные объекты. Сам взрыв называется сверхновой.

Сверхновые - это очень яркие астрономические явления, которые классифицируются как объекты, потому что их свойства точно описываются законами светимости и химическими описаниями. Поскольку они являются взрывами, их продолжительность невелика во временных масштабах Вселенной. Также не имеет смысла изучать их размер, поскольку они расширяются из-за своей взрывной природы.

Сверхновые, возникшие при коллапсе ядра звезд, классифицируются как типы Ib, Ic и II. Их свойства во времени известны и используются для измерения различных величин, таких как расстояние до Земли.

Существует особый тип сверхновых типа Ia, источником которых являются белые карлики. Это возможно, потому что, хотя звезды с малой массой превращаются в белых карликов, существуют процессы, такие как высвобождение массы соседней звездой или системой, которые могут привести к набору массы белым карликом, что, в свою очередь, может привести к образованию сверхновой типа Ia.

Обычно для сверхновых проводится множество спектральных анализов, чтобы определить, какие элементы и компоненты присутствуют во взрыве (и в каких пропорциях). Цель этих анализов - понять возраст звезды, ее тип и т. Д. Они также показывают, что тяжелые элементы во Вселенной почти всегда создаются в эпизодах, связанных со сверхновыми.

Нейтронные звезды
Когда звезда с массой от восьми до двадцати пяти солнечных масс разрушается, она становится нейтронной звездой. Этот объект является результатом сложных реакций, происходящих внутри коллапсирующей звезды, внешние слои которой выбрасываются и рекомбинируют в нейтроны. Поскольку нейтроны являются фермионами, они не могут находиться произвольно близко друг к другу, что приводит к созданию силы, называемой "давлением вырождения", которая отвечает за существование нейтронной звезды.

Нейтронные звезды - чрезвычайно плотные объекты, диаметр которых составляет около 20 км. Это не только означает, что они имеют высокую плотность, но и вызывают быстрое вращательное движение. Поскольку сверхновые являются хаотическими событиями, и весь импульс должен быть сохранен, небольшой остаточный объект, оставленный ими, вращается очень быстро, что делает его источником излучения радиоволн.

Из-за их точности эти свойства излучения могут использоваться в качестве часов и для измерений для определения астрономических расстояний или других соответствующих величин. Однако точные свойства субструктуры, образующей нейтронные звезды, неизвестны. Такие характеристики, как сильное магнитное поле, образование нейтрино, высокое давление и температура, привели нас к рассмотрению хромодинамики или сверхпроводимости в качестве необходимых элементов для описания их существования.

Черные дыры
Черные дыры - один из самых известных объектов, обнаруженных во Вселенной. Это остатки сверхновой, когда масса исходной звезды превысила приблизительное значение в двадцать пять солнечных масс. Огромная масса подразумевает, что коллапс ядра звезды не может быть остановлен какой-либо силой, которая порождает такие объекты, как белые карлики или нейтронные звезды. Этот коллапс продолжает превышать порог, при котором плотность ‘слишком высока’.

Эта огромная плотность приводит к тому, что астрономический объект создает гравитационное притяжение, настолько сильное, что даже свет не может избежать его. В этих объектах плотность бесконечна и сосредоточена в маленькой точке. Традиционная физика не в состоянии описать это, даже общая теория относительности, которая требует введения квантовой физики, создавая загадку, которая еще не решена.

Тот факт, что даже свет не может вырваться за пределы ‘события горизонта’, порогового расстояния, определяющего, может ли что-то вырваться из-под влияния черной дыры, препятствует полезным измерениям. Мы не можем извлечь информацию изнутри черной дыры.

Это означает, что мы должны проводить косвенные наблюдения, чтобы определить их присутствие. Например, считается, что активные ядра галактик представляют собой сверхмассивные черные дыры, вокруг которых вращается масса. Это связано с тем фактом, что, по прогнозам, огромное количество массы находится в очень маленькой области. Даже если мы не можем измерить размер (до нас не доходит свет или информация), мы можем оценить его по поведению окружающей материи и количеству массы, заставляющей ее вращаться.

Что касается размера черных дыр, существует простая формула, которая позволяет нам рассчитать радиус события horizon:

Здесь G - универсальная постоянная гравитации (с приблизительным значением 6,67 ≈10-11 м3 / с 2⋅кг), M - масса черной дыры, а c - скорость света.

Астрономические объекты - Основные выводы

Астрономический объект - это структура Вселенной, описываемая простыми законами. Звезды, планеты, черные дыры, белые карлики, кометы и т. Д. Являются примерами астрономических объектов.

Сверхновые - это взрывы, которые обычно отмечают конец жизни звезды. Они обладают хорошо известными свойствами, которые зависят от остатка, который они оставляют.

Нейтронные звезды являются возможными остатками сверхновой. По сути, это очень маленькие, плотные и быстро вращающиеся тела, которые, как полагают, образованы нейтронами. Их фундаментальные свойства неизвестны.
Черные дыры - это крайний случай остатка сверхновой. Это самые плотные объекты во Вселенной, и они очень загадочны, потому что не пропускают никакого света. Их фундаментальные свойства неизвестны и не были точно описаны ни одной доступной теоретической моделью.