Victorius
SZUPERNÓVÁK KELETKEZÉSEA Spektrum televízión volt egy csillagászati műsor a Napról. Ebben szerepelt az az érdekesség, hogy a Nap fotoszféra alatti rétegei annyira sűrűk, hogy a fény csak lassan tud "felszivárogni" a csillag magjából. A jelenség lényege, hogy a "szerencsétlen foton" kifelé haladva nagyon hamar egy részecskébe ütközik, melyet (ha tud) azon mód gerjeszt. A részecske csak valamekkora idővel később adja le ezt az energiát, persze ismét foton formájában. Ez az emissziós és abszorpciós színkép lényege. Ha jól emlékszem, talán 1-2 cm lehet a fotonok "átlagos szabad úthossza" a Napban, a pontos adatok fellelhetők a szakirodalomban.
A csillag látható felszínét nevezzük fotoszférának, amely azért világít, mert a sűrűsége már elég alacsony ahhoz, hogy a fotonok ne nyelődjenek el benne azonnal (Naplégkör). Mire a fény felér a fotoszféráig (ahol a csillag anyagának sűrűsége annyira lecsökken, hogy a fény gyakorlatilag szabadon terjedhet), az a Nap esetében átlag 10.000.000 évig tart! Ez viszont azt jelenti, hogy a Nap 10.000.000x365x86400 másodperc alatt megtermelt energiája állandóan "tárolva van" a Napban fény, illetve gerjesztett részecskék formájában.
Mivel a Nap - jelenlegi asztrofizikai ismereteink szerint - nem fogja szupernóvaként végezni, ezért a példa kedvéért vegyünk egy kb. nyolcszor akkora térfogatú, tehát kétszer akkora sugarú csillagot. Ennél becslésem szerint átlag 20.000.000 évig tart, mire kiér a fény belőle. Persze az arányosság nem biztos, hogy egyenes, de vélhetően hasonló lehet a helyzet. A nagyobb csillag gyorsabban is ég, tehát a teljesítménye is nagyobb. A teljesítmény viszont (ha jól tudom) a tömeg arányában nő, tehát nyolcszor akkora lesz. Ez annyit jelent, hogy kétszer annyi ideig nyolcszor akkora energia, tehát összesen a Nap által tárolt energia tizenhatszorosa tárolódik benne.
Ha a csillag anyaga valamiért "eltűnne" és egyúttal a gerjesztett részecskék is legerjednének (ez átlagosan pár másodpercig, esetleg percekig tart), akkor a csillag 20.000.000 évi sugárzási teljesítménye szabadulna fel igen rövid idő alatt. Ha a folyamat 1000 másodperc (kb. negyed óra) alatt adja le a teljes tárolt energia csak 0.01 százalékát (a többi a magreakciókra, illetve lökéshullám keltésére fordítódik, vagy nem a látható spektrumba esik), akkor erre a rövid időre az említett csillag a Napnál átlagosan 16x10.000.000x365x86400x0.0001/1000=504.576.000-szer, vagyis kb. 500 milliószor fényesebbnek látszana. Ez nagyjából megfelel annak a megfigyelésnek, hogy egy 100.000.000 csillagot tartalmazó galaxist még a csillagközi térben elnyelődő fényt nem számítva is simán túlragyog a benne megfigyelhető szupernóva fénye.
A kérdés már csak az, hogyan válik átlátszóvá a csillag anyaga szinte pillanatszerűen (másodpercek alatt)? A csillag központjában az energiatermelő magreakciók lanyhulásával és a nyomás fokozódásával (ahogy a csillag lassan összehúzódik) egyszer csak beindul a neutroncsillag keletkezése. Mivel a neutronok "jóval kisebb térfogatban" elférnek, mint az elektronpályákkal rendelkező atomok, ezért a folyamat hatására "negatív lökéshullámok", vagyis ritkulási hullámok keletkeznek. Persze a ritkulási hullám keletkezése lassítja a neutroncsillag keletkezését (nincs, vagy sokkal kevesebb az anyag utánpótlás), ezért a hullámoknak periodikusán kell előfordulniuk. Lehet, hogy ez a jelenség felelős a változócsillagok és nóvák periodikus viselkedéséért is. Könnyen lehet, hogy a neutron mag már a csillagok fiatal korában, a szupernóva robbanást jóval megelőzően elkezd kialakulni, de a folyamat csak lassan, szakaszosan halad előre.
Ahogy a neutroncsillag mag kialakul, egyre erősebbek ezek a hullámok. Amikor a már vörös óriás állapotú, aránylag ritka anyagú csillagban egy ilyen hullám eléri a kritikus sűrűséget - vagyis a fotoszféra sűrűségére vagy az alá ritkítja a csillag anyagát - akkor a csillagban a neutronmag feletti rétegben kiszabaduló fény hatására a (fény)nyomás hirtelen megnő. A neutronmag igen nagy sűrűségű, ettől az már lényegében nem tud összébb tömörödni, ezért a jelentősen megnőtt nyomás csak kifelé képes erőt kifejteni. Ez okozhatja a szinte pillanatszerű szupernóva robbanást, amelynek hatására a csillag megmaradt részében (amely még nem alakult át neutroncsillaggá) "tárolt" fényenergia a csillag anyagának szétszóródásával párhuzamosan kiszabadul.
A részecskék legerjedése lassú folyamat, ezért közvetlenül csak az épp "repülő" fotonok szabadulnak ki. Ez a kezdeti, gyors kifényesedés. Utána a csillag anyaga lassan legerjed, ami egyre halványuló fénygörbét eredményez.
A szétszóródott anyag még sokáig gerjesztett marad, ami a visszamaradó világító felhő megfigyelésével jól észrevehető. Az anyag egy része a visszamaradó neutroncsillag gravitációs vonzáskörében marad és annak forgó mágneses tere által "terelgetve" visszaesik rá. Mint tudjuk, ezt figyelhetjük meg pulzárként. A fenti modellben még számításba kellene venni a kialakuló neutronmag egyre gyorsuló forgását, valamint a forgás által a mag anyaga és a csillag "normál" anyaga között keletkező "örvénylő" áramlásokat. A Nap mágneses terének megfigyelése talán közelebb vihet ezek lényegének mélyebb megértéséhez.Készült: 2003.05.16. - 2004.03.21.