Конвективный переворот

Модель конвективным переворотом сверхновых с была предложена Бете и Уилсоном в 1985 году и получила драматическое испытание с помощью SN 1987A и обнаружения нейтрино от взрыва . Модель предназначена для сверхновых типа II , которые возникают в звездах с массой более 8 солнечных масс.

Когда железное ядро ​​сверхмассивной звезды становится тяжелее, чем может выдержать давление электронного вырождения , ядро ​​звезды коллапсирует, а железное ядро ​​сжимается под действием силы тяжести до тех пор, пока плотность ядер не будет достигнута, когда сильный отскок вызывает ударную волну по всей остальной части звезды. звезду и разрывает ее в результате большого взрыва сверхновой. Остатки этого ядра в конечном итоге станут нейтронной звездой . Коллапс вызывает две реакции: одна распадает ядра железа на 13 атомов гелия и 4 нейтрона , поглощая энергию; а второй производит волну нейтрино, образующую ударную волну . Хотя все модели согласны с тем, что существует конвективный удар, существуют разногласия относительно того, насколько важен этот шок для взрыва сверхновой.

В модели конвективного переворота ядро ​​коллапсирует все быстрее и быстрее, превышая скорость звука внутри звезды и создавая сверхзвуковую ударную волну . Эта ударная волна взрывается наружу, пока не остановится, когда достигнет нейтриносферы , где давление коллапсирующей внутрь звезды превышает давление нейтрино, излучаемых наружу. Эта точка производит более тяжелые элементы по мере поглощения нейтрино.

Остановка ударной волны представляет собой проблему сверхновой , поскольку после остановки ударную волну нельзя «возобновить». Модель быстрой конвекции утверждает, что ударная волна увеличит светимость нейтрино, образовавшихся в результате коллапса ядра, и это увеличение энергии запустит ударную волну снова. Модель нейтронных пальцев имеет нестабильность вблизи ядра и выбрасывает еще одну волну заряженных нейтрино, которая повторно активирует ударную волну. В модели энтропийной конвекции вещество падает внутрь сверху ударного слоя до радиуса усиления , что не увеличивает светимость нейтрино, но позволяет ударной волне продолжать движение наружу.

Все эти модели демонстрируют конвективный переворот, поскольку они полагаются на механизм конвекции для возобновления энергии остановившейся ударной волны и завершения взрыва сверхновой.

Как в конвективных моделях, так и в более общей модели коллапса ядра все еще остаются открытые вопросы, в том числе неучет смешения ароматов и массы нейтрино, а также невозможность моделировать большие взрывы. Современные модели показывают, что коллапс может происходить медленнее, чем считалось ранее, а это означает, что ударная волна проникнет дальше в верхние слои звезды. Протонейтронная звезда увеличивает светимость нейтрино, а испускаемые дополнительные нейтрино помогают повторно активировать ударную волну. Эти изменения устраняют некоторые, но не все, проблемы сверхновых и укрепляют идею о том, что конвекция является важным фактором взрывов сверхновых.

Ссылки

• текущие модели и проблемы конвекции
• Проблемы коллапса ядра, конференция 2004 г. Бете, Х.А., и Уилсон, мл., 1985, ApJ, 295, 14.