If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Если вы используете веб-фильтр, пожалуйста, убедитесь, что домены *.kastatic.org и *.kasandbox.org разблокированы.

Основное содержание
Текущее время:0:00Общая продолжительность:11:58

Транскрипция к видео

в прошлом сюжете мы остановились на массивной звезде подошедший к концу жизненного цикла которые начала формироваться ядро из железа на это ядро действует огромное давление направленная к центру поскольку чем более тяжелые элементы образуются в ядре тем плотнее она становится и все больше элементов в нем вступает в реакции синтеза в результате синтеза вышележащих слоях железное ядро становится массивнее и плотнее как бы вжимаясь в себя в нем самом синтез не идет поскольку при слиянии ядер атомов железа энергия уже не выделяется чтобы создать из него более тяжелые элементы нужно затратить энергию так что это не экзотермические процесс а если дополнительная энергия не выделяется то дальнейший синтез не сможет противодействовать сжатию ядра и возрастанию его плотности и так ядро накапливает все больше железа становясь массивнее и плотнее и при некоторой уже довольно высокой массе единственное что еще предохраняет звезду от полного коллапса это давление вырожденного электронного газа вы рожденный электронный газ чает что когда атомы находятся в условиях чрезвычайно высоких температур и давлений они теряют свои электроны и те образуют плотный газ давление такого газа определяется давлением электронов другими словами когда атомы железного ядра предельно сближаются из-за огромной силы тяжести и мне дают сжиматься дальше до полного коллапса только электроны образующий электронный газ с давлением противодействующие силам гравитации что касается вырожденного электронного газа то не углубляясь в команд а вы механику можно сказать так электроны не желают находиться в одном и том же месте в одно и то же время это налагает запрет на их дальнейшее сближение поэтому по крайней мере временно законы квантовой механики удерживают звезду от коллапса если менее массивная звезда превращается в белый карлик именно давление вырожденного электронного газа поддерживает форму звезды не позволяя ей жаться в точку но поскольку железное ядро продолжает наращивать массу и уплотняться а давление и температура в нем повышаются в конце концов наступает момент когда даже давление вырожденного электронного газа последний барьер на пути к полному сжатию вынуждена уступить происходит реакция так называемого электронного захвата протон захватывает электрон и становится нейтроном все вещество ядра звезды превращается в сгусток нейтронов высокое гравитационное давление буквально просовывать свободные электроны протоны атомных ядер это процесс ны бета минус распаду в котором ядро атома испускает электрон при этом превращая один из нейтронов в протон в этих процессах также испускаются nejtrino но попытайтесь представить какое гигантское количество энергии при этом высвобождается за очень короткое время все вещество ядра звезды превращается в сплошной сгусток нейтронов и стремительно сжимается в гравитационном коллапсе поскольку противодействовал ее ему давление вырожденного электронного газа падает до нуля происходит так называемая нейтрализация вещества и ядро превращается в компактный сверх плотный шар из нейтронов и его можно представить себе как один огромный невероятно массивный а там ни с чем не сравнимой плотности в результате коллапса ядра одновременно высвобождается огромное количество энергии в форме nejtrino форме nejtrino кажется я оговорился сказав что высвобождаются нейтроны это не так поскольку нейтроны превращаются в протоны после захвата электрона и получается вот такой сверхплотной нейтронный шар процессе коллапса высвобождаются элементарные частицы называемые nejtrino не стоит вдаваться в сложные детали однако это дает в итоге огромное количество энергии давайте повторим всю динамику процесса для лучшего понимания через какие стадии сжатия проходят железное ядро звезды в начале в процессе коллапса наступает некоторая пауза из-за того что сжатию противостоит давление вырожденного электронного газа но в конце концов она больше не может компенсировать гравитационное давление и ядро коллапсирует в сверхплотной нейтронный шар при этом выделяется огромное количество энергии ведь это очень массивная звезда поэтому в ее ядре содержится очень много вещества энергия выделившийся при коллапсе так велика что внешняя оболочка звезды с огромной скоростью разлетается во все стороны от ядра и звезда буквально взрывается в ослепительной вспышке такая звезда называется сверхновой сверхновая звезда или по английски supernova корень много взят по моему из латинского языка такие внезапно вспыхнувшее звезды наблюдали еще в древние времена людям казалось что звезда зажглась на том месте где раньше ничего не было и поэтому называли ее новой звездой считая что она только что родилась так это выглядело на самом же деле звезда была на этом месте но недостаточно ярко и для наблюдения за то после взрыва сверхновые становились настолько яркими что некоторые из них описаны в древних летописях звезда становится сверхновой когда она достаточно массивно для коллапса ядра потому что только тогда может выделиться то огромное количество энергии которая с невероятной скоростью выбросят в пространство оболочку звезды чтобы представить это количество энергии учтите что сверхновая звезда на какое то время может затмить целую галактику хотя в этой галактике имеются сотни миллиардов звезд или другое сравнение за краткий период времени коллапса сверхновая выделяет примерно такое же количество энергии как солнце за все время жизни так что это действительно из ряда вон выходящее событие кроме того вещество внешней оболочки звезды выстреливает в пространство со скоростью составляющей ощутимую долю от скорости света более 10 процентов или около 30 тысяч километров в секунду это почти длина земного экватора вещество звезды пролетает такое расстояние за секунду за такой чудовищной энергетики сверхновые можно регистрировать даже в очень далеких галактиках теперь поговорим о массе звезды достаточные для превращения ее в сверхновую здесь можно дать только приблизительную оценку мы пока не знаем точных пределов если исходная звезда исходная звезда имеет массу примерно от 9 до 20 солнечных то она про эволюционирует до сверхновой и после взрыва ее ядро превратиться в то что мы называем нейтронной звездой ее вещество сжимается до тех пор пока гравитационное давление не уравновесится давлением вырожденных нейтронов подобно тому как раньше это было с электронами обычно это происходит по достижении звездой размера около 15 километров в диаметре чтобы вы могли себе это представить звезда массой порядка двух солнечных масс а точнее от полутора до трех солнечных масс превратившись в нейтронную займет объем сферы диаметром порядка десяти километров это приблизительно размер среднего города это приблизительно размер среднего города зная насколько солнце про ru больше земли и насколько сама земля больше одного города вам будет легче представить с какой невероятной плотности упаковано вещество нейтронной звезды тем более что на самом деле в сфере размером с город будет упаковано масса даже больше чем масса солнца это действительно колоссальная ни с чем не сравнимая плотность поэтому их гравитационное поле невероятно сильное если уронить на поверхность нейтронной звезды камешек в 1 грамм с высоты всего 1 метр то падая он успел бы разогнаться до скорости более сотни тысяч километров в секунду если же исходная звезда обладает массой более 20 солнечных то даже давление вырожденных нейтронов в не в силах остановить ее дальнейшей гравитационный коллапс и в результате вспышки сверхновой образуется черная дыра об этом можно сделать множество сюжетов ведь на самом деле наука не знает в точности что происходит внутри черной дыры после превращения в черную дыру вещество звезды оказывается стянутым бесконечно малую бесконечно плотную точку это очень трудно себе представить попробуйте вообразить звезду масса и даже более трех солнечных сжатое до размеров бесконечно малой точки ведь это невозможно большое количество вещества теперь я покажу вам несколько иллюстраций на первой фотографии остаток сверхновой звезды известны под названием крабовидная туманность она находится на расстоянии пример 5500 световых лет от земли этого что размеры нашей галактики примерно 100000 световых лет в диаметре это не так уж далеко но в действительности это огромное расстояние ближайшая к нам звезда расположена в 4 световых годах и например voyager двигаясь со скоростью 60 тысяч километров в час достигнет ее через 80 тысяч лет так что даже четыре световых года это очень далеко от нас а здесь 6500 световых лет здесь в центре туманности остатки сверхновой звезды которая вспыхнула как полагают около тысячи лет назад так что на этом снимке можно увидеть нейтронную звезду облако вокруг неё разбросанные ударной волной вещество внешней оболочки звезды которая все еще движется разлетаясь в стороны в течение тысячи лет диаметр сферы образованные продуктами взрыва около шести световых лет то есть размер видимого на снимке объекта шесть световых лет такое огромное облако образованная ударной волной от взрыва существует гипотеза согласно которой наша солнечная система никогда начала конденсироваться из газопылевого облака получив импульс от ударной волны сверхновой звезды зарвавшийся по соседству и чтобы ответить на другой вопрос наспех сформулированной кажется в конце последнего сюжета нет это все еще известно не точно как уже говорилось в ядрах массивных звезд образуются элементы вплоть до железа и никеля поэтому очевидно что после взрыва звезды эти элементы с остатками ее вещества разлетаются по вселенной и какая-то частица их может содержаться в наших собственных телах фактически жизнь на земле не могла бы существовать без тяжелых элементов образовавшихся в недрах первичных звезд которые давным давно погибли во вспышках сверхновых звезд а как вы думаете каким образом появились еще более тяжелые элементы все эти остальные клетки периодической таблицы элементы тяжелее железа появляются в результате реакции которым нужна энергетическая подпитка и и обеспечивает собственно взрыв сверхновой звезды во время взрыва множество частиц летят навстречу друг другу они наружу от ядра звезды под действием ударов волны другие внутрь под воздействием гравитации в результате их столкновения образуется множество различных элементов сверхновые помогают образованию элементов тяжелее железа в дальнейших сюжетах я расскажу об этом больше а пока сообщили что например практически весь имеющийся на земле уран почти наверняка образовался во время взрыва одно из сверхновых по крайней мере так считает современная наука скорее всего это случилось около 4,6 миллиарда лет назад это дата вычислено на основе данных о периоде полураспада урана я собираюсь сделать об этом сюжет вот почему считается что наша солнечная система сформировалась в результате действия взрыва какойта сверхновой звезды поэтому уран должен был бы образоваться примерно в одно время солнечной системой надеюсь вас это заинтересовало это чрезвычайно занимательный снимок если вы заглянете в википедию и найдете статью о крабовидной туманности в кликните на снимок чтобы увеличить его сложные и запутанные структуру этого изображения которую так интересно разглядывать заинтересует вас еще больше