Szupernóvák

Az előző videóban ott hagytuk abba, hogy volt egy öreg, nagy tömegű csillag, egy olyan csillag, aminek a magja kezdett átalakulni vassá. Hatalmas a nyomás, hatalmas a belső nyomás ebben a magban. Mivel ahogy egyre nehezebb elemek jönnek létre a magban, a mag egyre sűrűbb és sűrűbb és sűrűbb lesz, folyamatosan egyre több elem alakul át vassá, ez a vas mag még nagyobb tömegű lesz, még sűrűbb lesz, nyomja össze saját magát. És a magban nincs fúzió, itt már nincs többé energiatermelés. Ha a vas összeolvadna, az nem járna energiafelszabadulással, ahhoz energiára volna szükség. Így nem lenne semmi, ami segítene megakadályozni az összepréselődést, megakadályozni a mag nyomásának a növekedését. Tehát itt van ez a vas, ami egyre nehezebb és nehezebb, egyre sűrűbb és sűrűbb. Valamilyen tömeg elérésénél, egy már meglehetősen nagy tömegnél egyetlen dolog van, ami miatt nem omlik teljesen össze ‒ ezt az elektronok degenerációs nyomásának nevezhetjük. Hadd írjam le ‒ az elektronok degenerációs nyomása. Mindez azt jelenti, hogy ez az összes vasatom nagyon, nagyon, nagyon közel kerül egymáshoz, és az egyetlen dolog, ami ebben a korai szakaszban megakadályozza az összeomlást, ami miatt nem omlik össze teljesen, az, hogy itt vannak ezek az elektronok. Ezek az elektronok, amelyek most egymáshoz vannak préselve. Úgy értem, hogy az anyag hihetetlenül nagy sűrűségű állapotáról beszélünk. Az elektronok degenerációs nyomása lényegében azt jelenti, hogy ezek az elektronok nem akarnak ugyanazon a helyen lenni ugyanabban az időben. Nem akarok belemenni a kvantummechanikába, de nem tudnak még jobban egymáshoz préselődni. Ez ‒ legalábbis ideiglenesen ‒ megakadályozza a további összeomlást. Egy kevésbé nagy tömegű csillag esetén, egy fehér törpe esetén ez az, ami miatt a fehér törpe megőrzi az alakját, az elektronok degenerációs nyomása miatt. De ahogy a csillag vas magja még nehezebbé, még sűrűbbé válik, és egyre nagyobb lesz a gravitációs nyomás ‒ ez itt a mag ‒, még nagyobb a gravitációs nyomás, végül még ez az elektron degeneráció ‒ hívhatjuk erőnek vagy nyomásnak, ez a külső nyomás, ez, ami megakadályozza az összeomlást ‒, még ez is feladja. És ekkor történik valami, amit elektronbefogásnak hívunk, amikor lényegében az elektronokat befogják a protonok az atommagban, elkezdenek bezuhanni a magba. Ez valamifajta ellentéte a negatív béta-bomlásnak: az elektronokat befogják a protonok, a protonok neutronnokká alakulnak, és neutrínók szabadulnak fel. El tudod képzelni, hogy hatalmas mennyiségű energia is felszabadul. Tehát ez valamifajta átmenet ‒ aztán hirtelen összeomlik. Még inkább összeomlik, addig, amíg minden, minden proton átalakul neutronná, mert elektronokat fogtak be. Tehát végül ez az egész mag összeomlik egy sűrű neutrongömbbé. Úgy kell elképzelni, mint egy nagyon, nagyon, nagyon, nagyon nagy tömegű atomot, mert ez csak egy sűrű neutrongolyó. Ugyanabban az időben, amikor ez az összeomlás történik, óriási mennyiségű energia szabadul fel, a neutrínók kialakulása közben. Azt mondtam, hogy neutronok szabadulnak fel? Nem, nem. A protonok befogják az elektronokat, a protonok átalakulnak neutronokká ‒ ez a sűrű neutrongolyó itt ‒, és a folyamat során neutrínók szabadulnak fel, ezek az alapvető részecskék, nem megyünk bele a részletekbe. De ez hatalmas mennyiségű energia. Ez valójában nem teljesen ismert, ennek az egésznek a dinamikája, mert ugyanakkor, amikor ez a vas mag keresztülmegy ezen ‒ először van egyfajta leállás az elektronok degenerációs nyomása miatt, de aztán ez végül nem bírja tovább, mert annyira nagy a tömeg, és aztán összeomlik ezzé a sűrű neutrongolyóvá ‒, amikor ez történik, ez az összes energia felszabadul. És ez nem világos, hogyan ‒ mert ennek sok energiának kell lennie, mert, emlékszel, ez egy nagy tömegű csillag, nagyon sok tömeg van ezen a területen itt. Ez olyan sok energia, hogy ennek hatására a csillag többi része szétrobban egy hihetetlenül, azt gondolom, hihetetlenül fényes és nagy energiájú robbanásban, ezt hívják szupernóvának. Azért nóva, onnan jön a szó ‒ azt hiszem, de nem vagyok szakértő ebben ‒, hogy latinul az „új” jelentése „nova”. Amikor az emberek először figyeltek meg nóvát, azt gondolták, hogy ez egy új csillag, mert hirtelen megjelent valami, amit nem láttak eddig, ami olyan, mint egy csillag. Mert lehet, hogy eddig nem volt elég fényes ahhoz, hogy megfigyelhessék. De aztán amikor a nóva létrejött, elég fényes lett. Tehát az „új” szóból származik. A szupernóva az, amikor egy nagyon nagy tömegű csillag magja összeomlik, és az energia, ami felszabadul, szétrobbantja a csillag többi részét hihetetlen sebességgel. Csak hogy érzékeltessem az energia mennyiségét, ami felszabadul a szupernóvában: ez átmenetileg egy egész galaxis fényét is fölülmúlhatja, a galaxisban csillagok százmilliárdjairól beszélünk. Vagy ha másképp nézzük, ez alatt a nagyon rövid idő alatt annyi energia keletkezhet, mint amennyi a Nap egész élete során fog felszabadulni. Tehát ezek hihetetlenül nagy energiájú folyamatok. És a csillag magon kívüli anyaga kilövell a csillagból a fénysebesség nem elhanyagolható százalékával. Tehát olyan dologról beszélünk, ami a fénysebességnek akár a 10%-át is elérő sebességgel repül, ez 30000 km/s. Ez majdnem annyi, mintha megkerülné a Földet minden másodpercben. Szóval ez szerintem egy hihetetlenül nagy energiájú jelenség, amiről itt beszélünk. Ha az eredeti csillag ‒ ez csak durva becslés, nem szívesen szabunk itt meg merev határokat ‒, ha az eredeti csillag tömege körülbelül 9 és 20 naptömeg között van, akkor szupernóva lesz, és a magja át fog alakulni neutroncsillaggá. Ez egy neutroncsillag, amit egyszerűen úgy képzelhetsz el, mint egy sűrű gömböt, ez egy sűrű neutrongömb. Csak hogy legyen róla elképzelésed: ez nagyjából kétszer akkora tömegű valami lesz, mint a Nap, körülbelül másfél és háromszoros naptömeg közötti, tehát másfél és 3 naptömeg közötti, akkora térfogatban, aminek az átmérője nagyságrendileg 10 kilométer. Vagyis durván egy város méretű, az átmérője akkora, mint egy nagyvárosé, tehát hihetetlenül sűrű, akkora az átmérője, mint egy városé. Úgy értem, tudjuk, hogy milyen nagy a Nap a Földhöz viszonyítva, azt is tudjuk, milyen nagy a Föld egy városhoz képest, de ez valami nagyobb, sokkal nagyobb tömegű, mint a Nap, össze van préselve egy város méretűre, szóval hihetetlenül sűrű. Most ha az eredeti csillag még nagyobb tömegű, ha 20 naptömegnél nehezebb ‒ hadd írjam le, felgörgetek ‒, ha 20 naptömegnél nagyobb, akkor még a neutron degenerációs nyomás ‒ a neutronok képessége arra, hogy távolabb nyomják ‒ sem tud folytatódni, ebből lesz a fekete lyuk. Ez ‒ sok videót tudnék csinálni erről ‒, ez jelenleg nyílt kutatási terület még, hogy pontosan mi történik a fekete lyukak belsejében. De amikor létrejön a fekete lyuk, ahol lényegében az összes anyag egy végtelenül kicsi és végtelenül sűrű pontba kondenzálódik, ezt hihetetlenül nehéz elképzelni. Hogy legyen róla fogalmad: ez még 3 naptömegnél is nehezebb lesz, tehát egy elképesztően nagy tömegről beszélünk. Csak hogy el tudd képzelni a dolgokat, ez itt lényegében egy szupernóva maradványa. Ez a Rák-köd. Ez itt a Rák-köd. Körülbelül 6500 fényév távolságra van innen. Tehát ez még ‒ galaktikus skálán, ha arra gondolsz, hogy a mi galaxisunk 100 000 fényév átmérőjű ‒, ez még nincs túl messze tőlünk egy ilyen skálán. De ez hatalmas távolság. A legközelebbi csillag 4 fényév távolságra van tőlünk, a Voyagernek ‒ 60 000 km/óra sebességgel ‒ 80 000 évbe telne eljutni oda. Tehát ez nagyon-nagyon ‒ az csak 4 fényév, ez pedig 6500 fényév. Ez a szupernóva, úgy gondoljuk, 1000 évvel ezelőtt jött létre, itt a közepében, tehát itt a közepében egy neutroncsillagnak kell lennie. Ez a felhő, a lökéshullám, amit itt látsz, ez még az az anyag, ami 1000 év óta távolodik ettől a szupernóvától. Ennek a lökéshullámnak vagy anyaggömbnek az átmérője 6 fényév. Vagyis mondhatjuk, hogy ez a távolság itt 6 fényév. Tehát ez egy hatalmas nagy lökéshullám felhő. Lényegében azt gondoljuk, hogy a Naprendszerünk úgy kezdett el kialakulni, azért kezdett összesűrűsödni, mert volt egy lökéshullám, amit egy viszonylag közeli szupernóva hozott létre. És hogy egy másik kérdésre is válaszoljak, ami felvetődött, valószínűleg az előző videóban, és még nem volt egészen jól érthető: beszéltünk arról, hogyan keletkezhetnek az elemek a vasig, vagy nikkelig a nagy tömegű csillagok magjának a belsejében. Tehát el tudod képzelni, hogy amikor a csillag felrobban, ez a sok anyag kiszabadul az univerzumba. Ezért van az, hogy sok ilyen anyag van a saját testünkben. Tény, hogy nem létezhetnénk, ha ezek a nehezebb elemek nem jöttek volna létre az ősi csillagok magjának a belsejében, olyan csillagokéban, amelyek réges-régen szupernóvává váltak. De most az a kérdés, hogy ezek a nehezebb elemek hogy jönnek létre? Hogy kapjuk meg ezt a többi dolgot a periódusos rendszerben? Hogy kapjuk meg az összes többi nehezebb elemet? Ezeket maga a szupernóva hozza létre. Ez rengeteg energiával jár, mindenféle részecske áramlik kifelé és befelé, kifelé a lökéshullám miatt, befelé a gravitáció miatt. Az elemek valamiféle keveréke jön létre, és lényegében itt alakulnak ki a nehezebb elemek. És mivel ‒ erről majd a következő videókban fogok többet beszélni ‒ a legtöbb urán, lényegében az összes urán, ami a Földön van, valamiféle szupernóva-robbanásban kellett, hogy keletkezzen, legalábbis a jelenlegi ismereteink szerint, és úgy tűnik, hogy ez az urán körülbelül 4,6 milliárd éves, tehát figyelembe véve, hogy 4,6 milliárd évesnek tűnik, az alapján, hogy milyen gyorsan bomlik el ‒ egy egész videót készítek majd erről ‒, ezért azt gondoljuk, hogy a mi Naprendszerünk egy szupernóva-robbanásban keletkezett, mert ez az urán körülbelül a Naprendszerünk születésekor alakulhatott ki. Amúgy remélem, érdekesnek találtad. Ez egy lenyűgöző felvétel. Ha felmész a Wikipédiára és megkeresed a Rák-ködöt, rákattintva a fotóra végül egy nagyított képet kapsz. Csak azért, mert úgy még elképesztőbb, mert amúgy ezen a képen is láthattad az egésznek a bonyolultságát.