Wie sieht eine Supernova bei ihrer maximalen Leuchtkraft aus?

Question

Wie sieht eine Supernova bei ihrer maximalen Leuchtkraft aus?

Abanob Ebrahim

Ich weiß, dass bei einigen Arten von Supernovae die Ursache für die erhöhte Leuchtkraft der radioaktive Zerfall bestimmter Elemente ist, die während der Explosion ausgestoßen werden, also kam mir eine Frage in den Sinn. Wenn das ausgestoßene Material, das die Isotope trägt, die zu elektromagnetischer Strahlung zerfallen, mit einer Geschwindigkeit von sagen wir 5 % der Lichtgeschwindigkeit ausgestoßen wird, und angesichts der Tatsache, dass einige Supernovae länger als 4 Wochen extrem hell bleiben, dann sind zu diesem Zeitpunkt die radioaktiven Isotope wird mehr als 30 Milliarden Kilometer von dem explodierten Stern entfernt sein. Bedeutet das also, dass eine Supernova nach 4 Wochen wie ein Stern mit einem Radius von 30 Milliarden Kilometern und einer Leuchtkraft von 0 aussehen wird? $10^8$ - $10^9$ mal die Sonnenleuchtkraft ? Oder verstehe ich die Vorstellung vom radioaktiven Zerfall als Quelle der Supernova-Leuchtkraft falsch?

Abanob Ebrahim

@KyleKanos, ja. Aber was mich verwirrt, ist, ob der radioaktive Zerfall die einzige Quelle der Leuchtkraft ist, weil ich immer noch das Gefühl habe (ohne zu wissen, wie ich es beweisen soll), dass der Kern selbst sehr hell ist. Ich meine, sind die Supernova-Überreste der einzige leuchtende Teil der Supernova? denn früher oder später wird sich diese resthülle so weit ausgedehnt haben, dass sie fast durchsichtig ist, also ist der kern nicht zumindest in den ersten tagen auch eine quelle des leuchtens ?

Neugierig

@AbanobEbrahim: Es könnte überhaupt keinen Überrest geben, wenn der Kern der Supernova in ein Schwarzes Loch kollabiert! Und selbst wenn nicht, ist der Überrest ein sehr kleines, sehr dichtes Objekt. Im Vergleich zum Großteil der sich ausdehnenden Schale ist einfach nicht genug Oberfläche vorhanden, um eine signifikante Strahlungsmenge zu emittieren. Der anfängliche Strahlungsausbruch der Supernova ist natürlich enorm, und ein Teil dieser Energie wird von Neutrinos abgeführt, die den Kern und die Hülle verlassen können.

zibadawa timmy

@CuriousOne Nun, wenn sich ein Pulsar bildet, beleuchten die Strahlungsstrahlen ihren jeweiligen Bereich und alle Überreste, auf die sie treffen. Als weitere Anmerkung gibt es bei paarinstabilen Supernovae überhaupt keinen Überrest, da der Stern vollständig zerstört ist.

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Wie sieht eine Supernova bei ihrer maximalen Leuchtkraft aus?

@KyleKanos, ja. Aber was mich verwirrt, ist, ob der radioaktive Zerfall die einzige Quelle der Leuchtkraft ist, weil ich immer noch das Gefühl habe (ohne zu wissen, wie ich es beweisen soll), dass der Kern selbst sehr hell ist. Ich meine, sind die Supernova-Überreste der einzige leuchtende Teil der Supernova? denn früher oder später wird sich diese resthülle so weit ausgedehnt haben, dass sie fast durchsichtig ist, also ist der kern nicht zumindest in den ersten tagen auch eine quelle des leuchtens ?
@AbanobEbrahim: Es könnte überhaupt keinen Überrest geben, wenn der Kern der Supernova in ein Schwarzes Loch kollabiert! Und selbst wenn nicht, ist der Überrest ein sehr kleines, sehr dichtes Objekt. Im Vergleich zum Großteil der sich ausdehnenden Schale ist einfach nicht genug Oberfläche vorhanden, um eine signifikante Strahlungsmenge zu emittieren. Der anfängliche Strahlungsausbruch der Supernova ist natürlich enorm, und ein Teil dieser Energie wird von Neutrinos abgeführt, die den Kern und die Hülle verlassen können.
@CuriousOne Nun, wenn sich ein Pulsar bildet, beleuchten die Strahlungsstrahlen ihren jeweiligen Bereich und alle Überreste, auf die sie treffen. Als weitere Anmerkung gibt es bei paarinstabilen Supernovae überhaupt keinen Überrest, da der Stern vollständig zerstört ist.

Kyle Kanos · Answer 1

Ihre Mathematik überprüft:

\begin{aligned} R & = v T \\ = 0,05 \cdot 2,9979 \times 10^{10} \frac{C M}{S} \cdot 4 \cdot 604800 S \\ = 3.63 \times 10^{15} C M \\ = 36.3 \times 10^{9} k M \\ = 0,012 P C \end{aligned}

$\begin{align} r&=vt \\ &=0.05\cdot2.9979\times10^{10}\frac{cm}s\cdot4\cdot604800\,s\\ &=3.63\times10^{15}\,cm\\ &=36.3\times10^9\,km\\ &=0.012\,pc \end{align}$

Wenn eine Supernova explodiert, tritt sie in die freie Expansionsphase ein, ihre Position ist zeitlich linear ( $r=vt$ , wie oben verwendet). In dieser Phase verweilt es einige hundert Jahre (hängt stark von der Umgebungsdichte ab); wenn man von 200 Jahren ausgeht

R_{F e} = 9.45 \times 10^{18} C M = 3 P C

$r_{fe}=9.45\times10^{18}\,cm=3\,pc$

Nach diesem Punkt dehnt sich der Supernova-Überrest (technisch gesehen ist SNe die Explosion, während SNR das Ergebnis des Materials nach der Explosion ist) weiter aus, wenn auch mit reduzierter Geschwindigkeit (weil er die ganze Zeit Umgebungsmaterial aufgefegt und aufgebaut hat). eine dicke Hülle von Dicke $w\sim0.1\,pc$ ) seit vielen tausend Jahren.

Die SNe-Theorie besagt, dass ein normaler Typ Ia ungefähr produziert $0.5\,M_\odot$ von Nickel-56, das dann in einen angeregten Zustand von Kobalt-56 zerfällt, das dann ein Röntgenphoton emittiert:

\begin{aligned} ^{56} N ich + e^{-} & \to^{56} {C Ö}^{*} + v_{e} \\ ^{56} {C Ö}^{*} & \to^{56} C Ö + γ \end{aligned}

$\begin{align} \,^{56}{\rm Ni}+e^-&\to\,^{56}{\rm Co}^*+\nu_e \\ \,^{56}{\rm Co}^*&\to\,^{56}{\rm Co}+\gamma \end{align}$ Das Kobalt-56 (Lebensdauer etwa 100 Tage) zerfällt dann zu Eisen-56, das ebenfalls mit einigen Röntgenphotonen zerfällt. Bis SN 2014J hatten wir nur die Eisen-56-Zerfallslinie beobachtet, da die Lebensdauer der obigen Reaktion etwa 9 Tage beträgt und die Ejekta für diese Linien aufgrund der Compton-Streuung in demselben Zeitrahmen undurchsichtig sind . SN 2014J bereitgestellt

γ

$\gamma$ -Strahlen- und Röntgenemissionen aufgrund des Kobalt-56, was die Theorie als richtig erweist.

Beachten Sie, dass die Schale während dieser ganzen Zeit sehr dick bleibt. Wikipedia bietet ein Bild von SN 1006 (explodiert im Jahr 1006, also ist es jetzt 1008 Jahre alt), das die Ausdehnung der Hülle zeigt: Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Diese Schale wird mit zwischen 0,04 und 0,2 Prozent gemessen, was ungefähr ist $1.2\cdot10^{12}$ km und $6.2\cdot10^{12}$ km dick, was knapp 1 Lichtjahr entspricht. Und nach all dieser Zeit ist es stark in Radio, Röntgen & $\gamma$ -Strahlenemissionen (von dieser Seite ): Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

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Neugierig

zibadawa timmy

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Kyle Kanos

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