Würde das Abreißen des Kerns eines sonnenähnlichen Sterns dazu führen, dass er explodiert?

Mir ist sehr wohl bewusst, dass ein sonnenähnlicher Stern am Ende seines Lebens keine Supernova produzieren kann. Würde jedoch das Entfernen des Kerns oder eines Bruchteils davon eine Explosion auslösen, wenn der Stern in sich zusammenfällt? Entfernen bedeutet in diesem Fall, dass sowohl die Masse als auch die Energie, die möglicherweise vorhanden sind, tatsächlich woanders hingenommen werden. Wäre der Kollaps heftig genug, um eine energiereichere und außer Kontrolle geratene Fusionsreaktion auszulösen oder Antimaterie zu produzieren, wie es bei einer Hypernova der Fall sein könnte?

Wenn eine Explosion auftritt, wie könnte sie mit einer tatsächlichen Supernova verglichen werden?

Machen Sie sich keine Sorgen über den Mechanismus, der den Kern entfernt; wegen der frage geht es mir nur um die wirkung.

Meine Intuition ist, dass Sie ein Zischen und keine Explosion sehen würden.
Vorausgesetzt, dass es keine Explosion durch den Prozess gibt, bezweifle ich, dass es ein wirklich wahrnehmbares Zischen geben würde. Energie aus dem Kern eines Sterns braucht unter normalen Umständen sehr lange, um zu entweichen. Wenn ich mich recht erinnere, ungefähr eine Million Jahre. Mindestens spannend ist eine langsame Abkühlung über einen Zeitraum von Millionen Jahren.
Es hängt alles davon ab, wie Sie es zerreißen. Wenn Sie es zerreißen, als ob Sie eine Melone in zwei Teile teilen würden, würde dies wahrscheinlich eine Explosion verursachen, da die innere Energie plötzlich hervorbricht. Wenn Sie es zerreißen, indem Sie den inneren Kern saugen, wie wenn Sie Kokosnuss mit einem Strohhalm trinken, würde es keine Explosion geben.
Vielleicht ein sehr interessant geformter Nebel?
(Ich hätte fast eine längere Version davon als Antwort gepostet.) Ich glaube nicht, dass Ihnen jemand eine gute Antwort darauf geben kann. Wir haben anständige Modelle von Supernovae, aber wir haben immer noch kein vollständiges Bild des Zusammenbruchs, einschließlich des „Kernsprungs“, der zu der Druckwelle beiträgt, die den Stern anschließend sozusagen auseinanderbläst. Wenn wir das besser verstehen könnten, könnten wir vielleicht eine bessere Vorstellung davon bekommen, was hier passieren würde. Ich weiß aber noch nicht, ob wir das können.
@ HDE226868 Ich habe mir das gedacht, obwohl es mit den Antworten, die ich bekommen habe, nicht unangemessen zu sein scheint zu glauben, dass dies eine Supernova oder ähnliches auslösen würde.
Ich empfehle dringend, das erste Kapitel von Charles Stresss Iron Sunrise zu lesen, um eine Antwort zu erhalten.
@JohnMeacham Ich werde es mir ansehen
Wir können den Mechanismus nicht wirklich ignorieren, denn wenn ein Stern plötzlich seinen Kern verlieren kann, ist alles falsch, was wir über die Sternenphysik zu wissen glaubten, und jede Antwort, die auf derselben falschen Sternenphysik basiert, ist wahrscheinlich auch falsch.
@MikeScott der Mechanismus ist kein natürliches Phänomen, er ist künstlich und absichtlich gemacht.
Ja absolut! Eine normale Supernova passiert hauptsächlich dadurch, dass der Kern plötzlich auf eine winzige Größe zusammenbricht. Der Hauptteil der Explosion einer Supernova stammt nicht von der überschüssigen Energie in diesem neu kollabierten Kern, sondern vom Rest des Sterns, der sowohl unter Schwerkraft als auch unter Druck einstürzt, dann in sich selbst rennt und den Raum verlässt. das explodiert dann mit großer Begeisterung. Indem Sie mit dem Kern davonkommen, lösen Sie dieses Ereignis aus. Es wird viel weniger Energie haben, als wenn der ganze Kram explodiert, aber es wird immer noch zu etwas viel Energievollerem führen als eine "nur" normale Nova.

Antworten (3)

Lassen Sie uns darüber nachdenken, warum eine Supernova in einem massereichen Stern passiert. Sie wissen wahrscheinlich, dass, nachdem ein Stern einen Eisenkern entwickelt hat, eine weitere Kernfusion im großen Maßstab nicht möglich ist. Ja, Sie können schwerere Elemente durch Neutroneneinfang erzeugen , was tatsächlich während Supernovae (über den r-Prozess ) und innerhalb massiver Sterne (über den s-Prozess ) geschieht, aber die Bedingungen sind einfach nicht geeignet genug, um sie mit signifikanten Raten zu bilden in massereichen Sternen, ganz zu schweigen von der Sonne. Daher haben Sie im Kern keine Quelle für nach außen gerichteten Druck mehr (obwohl die äußeren Schichten bei Schalenverbrennungsprozessen immer noch leichtere Kerne verschmelzen ).

Zuvor befand sich der Stern im hydrostatischen Gleichgewicht ; der nach außen gerichtete Druck gleicht die nach innen gerichtete Gravitationskraft aus. Allerdings ist der innere Druck jetzt weg – wie es bei eurer kernlosen Sonne der Fall ist – und so beginnt der Kern zu kollabieren. Was als nächstes passiert, ist ein wenig komplex; Ich werde aus einer Antwort zitieren, die ich auf Astronomie geschrieben habe :

  1. Bei ausreichend hoher Dichte ( ρ ∼ 10 9  g/cm 3 ) wird der Elektroneneinfang wichtig, wenn sich ein Proton und ein Elektron zu einem Neutron und einem Elektron-Neutrino verbinden:
    e − + p → n + v e
    Gleichzeitig kann ein Beta-Zerfall auftreten, bei dem ein Neutron in ein Proton, ein Elektron und ein Elektron-Antineutrino zerfällt:
    n → p + e − + v ¯ e
    An diesem Punkt wird der Beta-Zerfall jedoch weniger wichtig als der Elektroneneinfang.
  2. Der Elektroneneinfang reduziert den Elektronenentartungsdruck im Kern, was zu einem beschleunigten Kernkollaps führt. Der Entartungsdruck ist in den Kernen vieler Sterne wichtig, aber in extrem massereichen Sternen - einschließlich Roter Überriesen - reicht er einfach nicht aus, um den Kollaps zu stoppen.
  3. Bei Dichten unten ∼ 10 11  g/cm 3 , Neutrinos können Energie wegtragen, und der anfängliche Ausbruch verlässt den Stern innerhalb von etwa zehn Sekunden. Ein Kernkollaps führt jedoch schnell zu viel größeren Dichten, und wann ρ ∼ 4 × 10 11  g/cm 3 , Neutrinos werden eingefangen. Sie streuen Kerne und übertragen Energie auf Elektronen. Die Streuung von Elektronenkernen ist ebenfalls wichtig und kann bei höheren Energien dominant sein.
  4. Bei ρ ∼ 2.5 × 10 14  g/cm 3 , erfährt der Kern einen "Rückprall", und die Supernova-Explosion beginnt vollständig. Eine Stoßwelle breitet sich in den äußeren Kern aus, und durch Elektroneneinfang werden weitere Neutrinos erzeugt.
  5. Neutrinos, die noch im/vom Sternüberrest eingeschlossen sind, werden etwa zehn Sekunden später freigesetzt. Auch die Bildung von Neutrinopaaren führt zu einer schnellen Abkühlung. Einige dieser Neutrinos könnten zu einer Wiederbelebung der Stoßwelle beitragen.

Was wäre, wenn wir schnell verhindern könnten, dass die Dichten so hoch werden, dass der Elektroneneinfang an Bedeutung verliert und sowohl die Akkretion als auch den sich nach außen verjüngenden Ausbruch von Neutrinos zum Stillstand bringt? Das würde einen weiteren Kollaps verhindern und jede Formung der nach außen gerichteten Schockwelle verhindern, da es keinen Rückprall geben würde. Im Fall der Sonne können wir dies tatsächlich leicht tun, da wir mit einer geringeren Kerndichte als bei massereichen Sternen rechnen sollten.

Diese geringeren Dichten bedeuten nun, dass Neutrinos weniger wahrscheinlich mit den äußeren Schichten des Sterns interagieren; daher sollten sie entkommen und ihre Energie harmlos wegtragen. Dies sollte den Rückprall schwächer machen, wenn es überhaupt passiert - ein weiterer Grund, warum ich argumentieren würde, dass die Supernova möglicherweise nicht auftritt.

Ein weiterer Vorteil, den wir möglicherweise haben, ist, dass der Kern der Sonne nicht degeneriert ist; vielmehr wird sie durch thermischen Druck unterstützt. Ich vermute, das sollte es stabiler machen. Die Analogie, die ich häufig verwendet sehe und die ich bevorzuge, ist die eines Thermostats, der in den oben verlinkten Notizen erwähnt wurde. Wenn in einem Stern der Druck abnimmt, sinken auch die Temperatur und die Fusionsrate. Der Stern kollabiert dann ein wenig, bis er eine höhere Dichte erreicht, wodurch die Fusionsrate, die Temperatur und der Druck erhöht werden, bis er wieder stabil ist. Ich vermute, dass dies bei einer kernlosen Sonne passieren würde. Die Dichte wäre vermutlich nie hoch genug für einen Elektroneneinfang, und daher würde die Stoßwelle niemals auftreten. Sie hätten keine Supernova, weil Sie etwas gegen den Kollaps hätten: Kernfusion.

Hier ist noch ein kleiner Leckerbissen: Elektroneneinfang passiert eher mit freien Protonen als mit schwereren Kernen (siehe Balasi et al. (2015) ), was bedeutet, dass, wenn Sie viele Schwermetalle in Ihrer kernlosen Sonne hätten, vielleicht weniger Elektroneneinfang stattfinden könnte dramatisch verlangsamt, den Zusammenbruch des Kerns verlangsamt und möglicherweise den Aufprall verhindert.

Schließlich habe ich überlegt, ob ich einen Heliumblitz erwähnen soll oder nicht . Auch hier habe ich keine Ahnung, wie eine Fusion in der kernlosen Sonne stattfinden würde, wenn sich Material in Richtung Zentrum bewegt, aber es besteht die Möglichkeit, dass Sie eine kurze außer Kontrolle geratene Fusion sehen (ähnlich wie bei einem Heliumblitz), die dann gedämpft würde, wenn auch eine Reaktion der Wasserstofffusion, nicht der Heliumfusion. Ich bin mir immer noch nicht sicher, wie sich das auf die Möglichkeit eines Bounce auswirken würde.

Weitere Referenzen:

Nach dem, was ich sammle, ist die Sonne möglicherweise nicht in der Lage, eine ausreichende Dichte zu erzeugen, um eine größere Explosion auszulösen, und stattdessen einfach den Fusionsprozess wieder in Gang zu bringen, der durch das Entfernen des Kerns weggenommen wurde. Und wenn es überhaupt zu einem Kollaps kommt, kann es sein, dass er nicht einmal mit einer besonders energischen Geschwindigkeit erfolgt. Auch in dem Link zur Physik der Sterne, den Sie gepostet haben, heißt es, dass nur der Kern am Kollaps beteiligt war, nicht der gesamte Stern. Und allein dieser Kern hatte eine Masse, die größer war als die der Sonne. Es sieht bestenfalls so aus, als würde es eine Aufhellung durch das Wiederbeleuchten der Fusion und / oder der in der kollabierenden Hülle erzeugten Wärme geben.
@JoeKissling Du hast in all dem Recht. Der einzige Grund, warum ich die äußeren Schichten überhaupt berücksichtige, ist, dass sie bei einer Supernova nicht sofort relevant sind, weil es so lange dauert, bis sie von den Schockwellen beeinflusst werden. andere Prozesse im Kern finden früher statt. Hier sind jedoch die Schichten die einzigen Dinge, die überhaupt relevant sind – der Kern ist weg – und sie werden in Richtung der Kernregion fallen.

Der Sonnenkern macht 34 % der Sonnenmasse aus, also wird die Sonne irgendwann nach dem Ereignis weiterhin ein Stern sein. Er wird implodieren und wahrscheinlich die Prozesse im Vergleich zu früheren Bedingungen und zu einem vergleichbaren Stern mit 66 % der Sonnenmasse intensivieren. Die Dynamik kollabierender Prozesse kann zum Ausstoß von Plasma führen, daher ist es beim derzeitigen Stand unserer technologischen Entwicklung definitiv nicht für Planeten wie unseren zu empfehlen.

Es wird angenommen, dass sich der Kern der Sonne vom Zentrum bis zu etwa 0,2 bis 0,25 des Sonnenradius erstreckt

U = − G ∫ 0 R ( 4 π r 2 ρ ) ( 4 3 π r 3 ρ ) r d r = − G 16 3 π 2 ρ 2 ∫ 0 R r 4 d r = − G 16 fünfzehn π 2 ρ 2 R 5

Aus dem Wiki-Artikel zur Gravitationsbindungsenergie , aber in diesem Fall ist der Kern aus, ebenso wie 0,25R

U = − G ∫ 0,25 R R ( 4 π r 2 ρ ) ( 4 3 π r 3 ρ ) r d r = − G 16 3 π 2 ρ 2 ∫ 0,25 R R r 4 d r = − G 16 3 π 2 ρ 2 ⋅ 1 5 ( R 5 − 0.0009765625 ⋅ R 5 )

Sie gehen von einer gleichmäßigen Verteilung der Masse aus, was definitiv nicht der Fall ist, aber wir werden die Annahme weiter fortsetzen, nehmen wir an, dass sich ein Ding namens Radius für einen Stern mit 66% seiner ursprünglichen Masse nicht wesentlich ändert (nicht wahr, aber hoffen wir, dass es ausreicht wahr für unsere Zwecke)

Mit diesen Annahmen kann die als kinetische Energie/Wärmeenergie/usw. gespeicherte Energie als Ergebnis dieses Zusammenbruchs wie folgt aussehen:

0.0009765625 ⋅ 0,4356 ⋅ 3 G M 2 5 R = 9.68176538754e+37 J

Das ist viel, selbst im Vergleich zu 3.828e+26 J/s, die die Sonne laut Sun Fact Sheet produziert

  • Ich bin mir hier bei keiner Annahme und Berechnung sicher, ich versuche nur, Größenordnungen von Größenordnungen zu schätzen. Sieht aus, als hätte es Potenzial für böse Dinge.

Die Frage ist: Wird es reichen? Was mit Supernovas passiert, ist nicht, weil sie kollabieren, der Kollaps selbst ist die Folge dessen, was tatsächlich passiert, und das passiert, indem es den Brennstoff verändert, den sie verbrennen. (Ich besitze kein tiefes Wissen über die dortigen Prozesse, aber dies ist einer davon)

Das Verbrennen von Wasserstoff ist ein langsamer Prozess, wenn wir es mit anderen Arten von thermonuklearen Reaktionen vergleichen, wie es am Beispiel von thermonuklearen Bomben zu sehen ist, brauchen sie nicht so extreme Bedingungen wie die Sonne ständig im Kern, und sie produzieren mehr Energie pro gegebene Masse, dann tut Sonne pro gleiche Masse in gleicher Zeit.

Durch das Entfernen des Kerns kann die Verbrennung möglicherweise verlangsamt werden, da er schwere Atome wie möglicherweise Kohlenstoff enthält, die möglicherweise dazu beitragen, die Wasserstoffverbrennung zu katalysieren.

Aber diese potenzielle Kollapsenergie wird Wasserstoff auf höhere Temperaturen erhitzen und ihn möglicherweise für einige Zeit in einen dichteren Zustand komprimieren, was die Geschwindigkeit der Wasserstoffverbrennung möglicherweise nicht linear verbessert. Was zu einer Ausdehnung der Materie führt, die Reaktion verlangsamt und Umstände schafft, um wieder zusammenzubrechen.

Ich werde mich nicht wundern, ob die Zusammenbruchs-/Expansionszyklen die nächsten Millionen von Jahren andauern werden. Wie lange es so weitergeht, wird die Frage sein, wie gut dieses System als Oszillator sein wird.

Während dieses Tanzes wird Sonnenauswurf Platz haben, das ist sicher, und es wird spektakulär sein, ihn aus sicherer Entfernung zu beobachten.

Wird es wirklich als Supernova fungieren - wahrscheinlich nicht, hängt davon ab, mmm interessante Frage. Ich meine, sicher wird das nicht jeder Stern, einige Sterne können dadurch wirklich zu einer Supernova werden, insbesondere wenn die Kernentfernung so durchgeführt wird, dass diese Wahrscheinlichkeit maximiert wird, andere jedoch nicht (im Grunde genommen diejenigen, die in einer Zukunft Supernova sein können, wer werden nicht, werden sie wahrscheinlich nicht)

Wird diese Situation dazu führen, dass im Sternensystem böse und gute Dinge in Supernova-Manier passieren (hängt davon ab, wer und wofür das nutzt). Ja, es wird wahrscheinlich einige Elemente einer Supernova enthalten - Energieausbrüche, Plasmaausbrüche usw.

Wird es eine Apokalypse für Sternensysteme sein, für Planeten wahrscheinlich nicht, für jemanden auf einem Planeten wahrscheinlich ja.

Können Sie erklären, warum Sie diese Gleichungen verwenden? Zuerst scheinen Sie die Gravitationsbindungsenergie zu berechnen, aber dann scheinen Sie zu sagen, dass die 9e37 potentielle Energie ist, die vom kollabierenden System freigesetzt wird. Ich kann nicht sagen, was die 9e37-Zahl sein soll.
@kingledion ja. Die Bindungsenergie eines resultierenden Körpers mit der Masse 0,66 M_Sonne minus der Bindungsenergie dieses Körpers mit Hohlraum statt Kern und gleicher Masse entspricht der Energie, die während des Kollapsprozesses in Wärme/kinetische Energie umgewandelt wird. Bindungsenergie beantwortet die Frage, wie viel Energie wir aufwenden sollten, um diesen Stern von interstellaren Medien ununterscheidbar zu machen. Im Fall von OP müssen wir beantworten - wie viel wir ausgeben müssen, um diesen Prozess zu beginnen und eine Schale mit einem 0,25-R-Loch anstelle eines Kerns zu haben. 9e37J (+-wenige Größenordnungen) ist eine Energie des Systems, die von potentieller Energie in kinetische Energie umgewandelt wird.
@kingledion oder vielleicht anders, in diesem Fall integrieren sie eine Kugelschale mit geringer Dicke, sie integrieren sie über den Radius dieser Kugel. bei r < 0,25 R ρ = 0 , für unseren Fall, und deshalb habe ich Integration von R zu 0,25 R
@kingledion Nur damit ich dich richtig verstehe, würde der Kollapsprozess mehr Energie freisetzen als die verbleibende Gravitationsbindungsenergie der Sonne, nachdem der Kern entfernt wurde?
Ich bin genauso verwirrt wie @kingledion. Die Masse wird augenblicklich durch einen unbekannten Vorgang entfernt; es ist einfach weg. Was als nächstes passiert, wird durch die Struktur und Masse der Schichten außerhalb des Kerns bestimmt, nicht durch die Bindungsenergie, die verschwand, als der Kern entfernt wurde. Ich bin auch nicht davon überzeugt, dass es zu einer Supernova führen würde; Woher kommt die Energie, um die äußeren Schichten zu zerstreuen?
@ HDE226868 Bindungsenergie, die verschwunden ist - dies ist nicht der Fall, sie ist eine Funktion von Masse und Form und Dichteverteilung in einem System. Alles, was Masse und endliche Größe hat, hat Gravitationsbindungsenergie. Aber ich sehe, ich muss diesen Moment in der Antwort klarstellen.

Es wäre wahrscheinlich dasselbe wie eine normale Supernova.

Eine Supernova wird dadurch verursacht, dass der Kern des Sterns plötzlich kollabiert, was tatsächlich aus einer Reihe von Gründen passieren kann (der bekannteste Typ ist, dass der „Treibstoff“ ausgeht und unter der Schwerkraft kollabiert), wodurch ein leerer Raum zurückbleibt, der die Rest des Sterns "fällt hinein". Diese einfallende Materie kollidiert mit anderer einfallender Materie, prallt ab und die intensiven Kräfte dieser Kollision sprengen den Stern auseinander.

Der Grund, warum normalerweise nur große Sterne Supernovae erleben, liegt darin, dass nur große Sterne Kerne haben, die massiv genug sind, um einen solchen schnellen Gravitationskollaps zu erleiden (die anderen Arten von Supernovae passieren auch nur großen Sternen, aber aus anderen Gründen). Aber wenn Sie den Kern einfach vollständig entfernen (ich gehe davon aus, dass Sie dies durch eine Art Hyperraummethode tun und nicht physisch durch die äußeren Schichten des Sterns greifen, um ihn herauszureißen), wäre dies egal. Sogar ein kleiner Stern wie unsere Sonne könnte die gleichen Auswirkungen erleiden. Vielleicht nicht ganz so intensiv wie die Supernova eines großen Sterns, aber immer noch eine Supernova.

Es gäbe jedoch keinen Sternüberrest (Neutronenstern/Schwarzes Loch), da dies die Überreste des kollabierten Kerns sind und dieser Stern keinen hat.

Ja, der Kern wird einfach aus der Existenz gezwinkert, entweder durch Hyperraum, Wurmloch usw., was auch immer für Sie funktioniert. Der Schlüssel ist, dass seine Masse und Energie nicht mehr vorhanden sind.
Ich bin nicht davon überzeugt, dass der Kollaps zu einer Supernova führen würde. Es gibt Mechanismen (nämlich durch Fusion erzeugter thermischer Druck), die dem entgegenwirken könnten, die bei einem normalen massereichen Stern nicht existieren oder nicht anwendbar sind, bevor er eine Supernova durchmacht.
Ich muss ein wenig widersprechen – die Explosion wird kleiner sein, weil weniger Masse vorhanden ist, um Boom zu machen.
@ HDE226868 Und die Schichten, die bei einer Supernova einstürzen, können auch fusionieren. Es boomt sowieso, weil es so hart zusammenschlägt, dass es sehr schnell brennt und nicht über Millionen oder Milliarden von Jahren.
@LorenPechtel Entschuldigung, ich war nicht klar genug. Es stimmt, dass die Nukleosynthese in den äußeren Schichten stattfindet, aber nicht in großem Umfang im Kern während einer Supernova; Eisenschmelze ist nicht gerade üblich. Für die kernlose Sonne haben Sie jedoch Brennstoff, der perfekt fusioniert werden kann.
Würde das Abreißen des Kerns eines sonnenähnlichen Sterns dazu führen, dass er explodiert?
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