Massiv yulduz portlaydi

Quyoshdan koʻp marta ogʻir yulduz qanday qulab tushib, oʻzini parchalab yuborishi

Qadamma-qadam

Oʻta gigant

Massiv yulduzlar tez yashaydi. Bu yulduz Quyosh massasidan taxminan 18 marta ogʻir boʻlib tugʻilgan va yoqilgʻisini shunchalik shiddat bilan yoqadiki, Quyoshdan taxminan 90 000 marta yorqin nur sochadi. Uning butun umri atigi oʻn million yilcha, yaʼni Quyoshnikining mingdan biri.

Uning tashqi qatlamlari shunchalik shishgan va siyrakki, butun yuzasini qaynayotgan gazning bir nechta ulkan hujayrasi qoplaydi, har biri Quyoshdan koʻp marta keng.

Orion yulduz turkumidagi Betelgeyze ana shunday yulduz, bizdan taxminan 550 yorugʻlik yili uzoqda. U kelgusi 100 000 yil ichida bir kun portlaydi: yulduz uchun bir lahza, ammo, ehtimol, bizning umrimizda emas.

Piyozdek qatlamlar

Ichkarisi qatlamlardan iborat. Temir yadro atrofida kremniy, kislorod va neon, uglerod va geliy qobiqlari yotadi — har biri oʻzidan tashqarida yonayotgan yoqilgʻining kuli — va hammasi ulkan vodorod qobigʻiga oʻralgan.

Yulduz yengil elementlarni ogʻirroqlariga qoʻshib nur sochadi. Markazidagi vodorod tugagach, yadro qisqaradi va geliy kulini yoqa oladigan darajada qiziydi, natijada uglerod va kislorod hosil boʻladi. Har safar yoqilgʻi tugaganda yadro qisqaradi, yanada qiziydi va avvalgisining kulini yoqa boshlaydi: uglerod, keyin neon, kislorod va kremniy.

Har bir yoqilgʻi yadroning shundoq tashqarisidagi yupqa qobiqda yonishda davom etadi, shuning uchun oxir-oqibat yulduz piyozdek qatlam-qatlam boʻlib qoladi. Qatlamlar taxminan masshtabda chizilgan: yulduz kengligining deyarli hammasi vodorod, qolgan hamma narsa esa Quyoshdan unchalik katta boʻlmagan yadroga jamlangan.

Yaqinlashtirsangiz, ular qanchalik chuqur ketishini koʻrasiz: markazdagi temir yulduzdan taxminan yuz ming marta tor.

Tobora tezroq

Har bir yangi yoqilgʻi avvalgisidan tezroq tugaydi: vodorod taxminan 8 million yilga, geliy bir millionga, uglerod mingga, neon va kislorod har biri bir yilchaga, kremniy esa atigi oʻn kunchaga yetadi.

Ogʻirroq yoqilgʻilar har bir qoʻshilishda kamroq energiya beradi va ularni umuman qoʻshish uchun yadro issiqroq boʻlishi kerak. Bunday haroratda u yulduzdan toʻppa-toʻgʻri uchib ketadigan neytrinolar bilan ham energiya yoʻqotadi, shuning uchun oʻzini ushlab turish uchun tobora tezroq yonishga majbur.

Kremniy yoqayotganida, taxminan 3 milliard darajada, yadro yoqilgʻisini bir necha kunda sarflaydi. Tashqaridan buni hech kim sezmaydi: yulduz sirti yadroning oʻz oxiri sari qanday chopayotganini koʻrsatish uchun juda sekin oʻzgaradi.

Bu muddatlar Vusli, Xeger va Uiver modellarida taxminan 20 Quyosh massali yulduznikidir; ogʻirroq yulduz ularni yanada tezroq bosib oʻtadi.

Temir yadro

Temir atomining yadrosi eng mustahkam bogʻlangan yadrolardan biri. Uni ogʻirroq narsaga qoʻshish yoki yengilroq narsaga boʻlish uchun energiya sarflash kerak. Shuning uchun temir markazda oʻlik kul boʻlib toʻplanadi va uni yoqadigan hech narsa yoʻq.

Yadroni faqat uning elektronlari ushlab turadi: ular shunchalik zich siqilganki, qarshi itaradi — oq mittini ushlab turadigan bosimning aynan oʻzi. Bu bosim Quyosh massasining faqat 1,4 baravarigacha chidaydi, yadro atrofida yonayotgan kremniy esa unga toʻxtovsiz temir qoʻshib boradi.

Uzuq-uzuq doira — masshtabdagi Yer. Sayyoramizdan kichik sharga yadro Quyoshdagidan koʻp massa sigʻdiradi.

Qulash

Yadro siqilgan sari elektronlar protonlarga majburan kiritiladi, ularni neytronlarga aylantiradi va neytrinolar chiqaradi. Qarshilik qiladigan elektronlar kamaygani sari qulash faqat tezlashadi. Yulduzning qolgan qismi buni sezishga ham ulgurmaydi: uning uchun hali hech narsa boʻlmagan.

Ishni yadroning oʻz tortishishi bajaradi va aql bovar qilmaydigan energiya ajratadi: Quyosh oʻzining oʻn milliard yillik butun umri davomida chiqaradiganidan bir necha yuz baravar koʻp, bir soniyadan kam vaqtda.

Koʻz ochib-yumguncha yadro deyarli Yer — uzuq-uzuq doira — kattaligidan bir necha oʻn kilometrlik sharga, boʻlajak neytron yulduzga qisqaradi.

Sakrash

Atom yadrosining zichligida qulayotgan yadro qotib, orqaga sakraydi va tashqariga zarba toʻlqinini yuboradi. Neytron yulduz tugʻiladi va undan 10⁵⁸ neytrino otilib chiqib, energiyaning 99 foizini olib ketadi.

Bunday zich modda imkon qadar zich joylashgan: uning bir choy qoshigʻi taxminan milliard tonna kelardi. Ichki yadro bu zichlikka yetganda uni boshqa siqib boʻlmaydi va uning ustiga tushishda davom etayotgan gaz devorga urilgan toʻpdek qaytib sakraydi.

Neytrinolar deyarli hech narsa bilan taʼsirlashmaydi: Quyoshdan kelgan trillionlab neytrino har soniyada tanangizdan oʻtib ketadi. Bu siqilishda hatto ular ham sekinlashadi, ammo taxminan oʻn soniya ichida hammasi qochib chiqadi va qulash energiyasining deyarli hammasini olib ketadi.

Ular qulayotgan yadrodan toʻgʻridan-toʻgʻri kelib tutib olingan yagona narsadir: 1987-yilda Yaponiya, AQSh va Rossiyadagi detektorlar SN 1987Aʼdan yigirmatacha neytrinoni, uning yorugʻligi yetib kelishidan bir necha soat oldin tutib oldi.

Zarba toʻlqini toʻxtaydi, keyin yorib chiqadi

Bir necha yuzdan bir soniya ichida zarba toʻlqini kuchini yoʻqotib, markazdan taxminan 150 km uzoqda toʻxtab qoladi. Uning ortidagi gazni qizdirayotgan neytrinolar uni qaynatadi va bir necha oʻndan bir soniyadan keyin toʻlqin yorib chiqadi.

Zarba toʻlqini energiyasini ustiga tushayotgan temir yadrolarni parchalashga sarflaydi va toʻxtab qoladi. Oʻnlab yillar davomida oʻta yangi yulduzlarning kompyuter modellari aynan shu yerda muvaffaqiyatsizlikka uchradi: oddiy modellarda yulduz umuman portlamaydi.

Javob neytrinolarda. Toʻlqin ortidagi gaz ular energiyasining bir necha foizini tutib qoladi, ulkan pufakchalar boʻlib qaynaydi va chayqaladi hamda toʻlqinni yorib chiqquncha tashqariga itaradi. Buni faqat eng yirik superkompyuterlarda bajariladigan uch oʻlchamli modellar aks ettira oladi va ularda yulduzlar endi portlaydi.

Ozod boʻlgan zarba toʻlqini yulduz qatlamlarini soniyasiga minglab kilometr tezlikda supurib oʻtadi.

Yorib chiqish

Taxminan bir kundan keyin zarba toʻlqini yulduz sirtiga yetadi va yarim soatcha davom etadigan ultrabinafsha chaqnash bilan uni yorib chiqadi. Butun yulduz parchalanib ketadi.

Bunday chaqnash faqat bir marta boshlanishida qayd etilgan: 2008-yilda Swift sunʼiy yoʻldoshi tasodifan bir galaktikani kuzatayotganida SN 2008D oʻta yangi yulduzining zarba toʻlqini yorib chiqib, taxminan besh daqiqa rentgen nurlarida porladi.

Bunday katta yulduzda zarba toʻlqinining chiqishiga taxminan bir kun kerak boʻladi. SN 1987A yulduzi kichikroq — havorang oʻta gigant edi va uning yorugʻligi neytrinolardan taxminan uch soat keyin paydo boʻldi.

Yulduzning tashqi qatlamlari — oʻnta Quyoshdan ortiq gaz — soniyasiga taxminan 10 000 km tezlikda otilib ketadi.

Oʻta yangi yulduz

Oylar davomida bu yagona yulduz yuz millionlab Quyoshdek porlaydi — koinotning katta qismidan koʻrinadigan darajada yorqin.

Uzoq va barqaror nur u otib yuborgan vodoroddan keladi. Portlashda qizigan gaz tarqalgan sari soviydi va uning yorugʻligi tashqaridan ichkariga qarab chiqib ketadi. Bu tugagach, yorugʻlik portlashda hosil boʻlgan nikel-56 dan keladi: u avval kobaltga, keyin temirga parchalanib, parchalarni qizdiradi.

Katta Magellan Bulutidagi, 168 000 yorugʻlik yili uzoqlikdagi SN 1987A teleskop ixtiro qilinganidan beri koʻrilgan eng yaqin oʻta yangi yulduz boʻldi — uni oddiy koʻz bilan koʻrish mumkin edi.

Yulduz moddasi

Asrlar oʻtib parchalar kengligi yorugʻlik yillariga teng qobiqqa aylanadi, u yulduzda hosil boʻlgan kislorod, kremniy, kalsiy va temirga boy. Uning markazida neytron yulduz aylanadi.

Qoldiq atrofidagi gazni yorib oʻsishda davom etadi va zarba toʻlqini bu gazni millionlab darajagacha qizdirgan joylarda rentgen nurlarida porlaydi. 11 000 yorugʻlik yili uzoqlikdagi Kassiopeya A — taxminan 340 yoshli va 10 yorugʻlik yili keng shunday qoldiq; bu yerdagi ranglar Chandra unda xaritalagan elementlarga mos.

Vaqt oʻtib parchalar galaktika gaziga aralashadi va undan yangi yulduzlar va sayyoralar paydo boʻladi. Biz nafas olayotgan kislorodning katta qismi va qonimizdagi temirning bir qismi shunday yulduzlarda hosil boʻlib, shunday portlashlar bilan sochilgan.

Qolgan neytron yulduz pulsar boʻlib porlashi mumkin — 1054-yilda koʻrilgan oʻta yangi yulduz qoldigʻi boʻlgan Qisqichbaqa tumanligidagi kabi. Ogʻirroq yulduzning yadrosi yanada qulab, qora tuynukka aylanishi mumkin.