Odpalují supernovy bílých trpaslíků černoděrové detonátory z temné hmoty?  
Když bílý trpaslík nakrade dost hmoty hvězdnému partnerovi, tak exploduje jako supernova. Co ale spustí samotný zážeh exploze? Počítačové modely krčí rameny. Podle dvou kanadských fyziků mají bílí trpaslíci odpalovací zařízení s maličkou černou dírou, která vznikne uvnitř trpaslíka zhroucením temné hmoty.
Detonace supernovy. Kredit: NASA/Victor Tangermann.
Detonace supernovy. Kredit: NASA/Victor Tangermann.

Když bílý trpaslík krouží v těsné blízkosti vhodného hvězdného partnera, což bývá červený obr, tak mu bezostyšně krade hmotu. Když hmotnost zlodějského trpaslíka dosáhne Chandrasekharovy meze, obvykle asi 1,44 Slunce, někdy snad až 2,58 Slunce, tak se trpaslík zahřeje a začne „vřít“. Po jisté době se zažehne deflagračním, tedy podzvukově se šířícím plamenem, který v určitém okamžiku přejde do nadzvukové detonace. Tím se odpálí supernova typu Ia. Astronomové je mají rádi, protože fungují jako standardní svíčky při pozorování vzdáleného vesmíru.

Joseph Bramante. Kredit: J. Bramante.
Joseph Bramante. Kredit: J. Bramante.

 

Jak ale nedávno prozradila astrofyzička Ashley Pagnotta z College of Charleston New Scientistu, jedním z temných tajemství soudobé astrofyziky je, že ani ty nejpokročilejší počítačové modely nedokáží přivést bílé trpaslíky k detonaci supernovy. Vědci na tom nejsou o nic lépe. Tyhle supernovy pozorujeme už dlouho a pečlivě. Standardní svíčky jsou pro astronomy důležité, tak jim věnují velkou pozornost. Ale přesto nikdo netuší, jak se vlastně zažehne detonace supernovy typu Ia. Co by tedy mohlo být tím detonátorem?

 

Javier Acevedo z kanadské Queen’s University a Joseph Bramante z kanadského institutu Perimeter Institute for Theoretical Physics se pořádně odvázali a navrhují, že detonátorem supernov bílých trpaslíků je maličká černá díra z temné hmoty, která vyroste v jádru dotyčného bílého trpaslíka.

Scénář supernovy Ia. Kredit: NASA & ESA / Wikimedia Commons.
Scénář supernovy Ia. Kredit: NASA & ESA / Wikimedia Commons.

 

Zní to dost cool. Jak říká Bramante, mohla by to být černá díra tak velikosti protonu, která bude ale extrémně hmotná. Nicméně, problém je samozřejmě v tom, že stále nemáme ani páru, co je temná hmota zač. V takovém případě sice můžeme temnou hmotu tahat do všech možných hypotéz, jako všehoschopnou substanci, ale ve skutečnosti si tím moc nepomůžeme. Také není jasné, jestli nám temná hmota coby detonátor supernov bílých trpaslíků zrovna pomůže objasnit záhadu samotné temné hmoty. Zřejmě nijak zvlášť.

 

Acevedo s Bramantem ve své hypotéze počítají s asymetrickou temnou hmotou, tj. s takovou, která odpovídá asymetrii baryonové hmoty ve vesmíru, kde zjevně převládá hmota nad antihmotou. Dospěli k závěru, že pokud by byla v jádru bílého trpaslíka temná hmota o hmotnosti převyšující 1011 GeV, což pro představu odpovídá asi 100 miliardám protonů, tak by mohlo dojít k detonaci supernovy Ia pozoruhodným mechanismem. Tato temná hmota by se hroutila společně s bílým trpaslíkem a vznikla by v ní maličká černá díra. Její vypařování Hawkingovým zářením by zažehlo supernovu. Pak už jen zbývá posadit se a pozorovat obdivuhodný vesmírný ohňostroj.

 

Video: Joseph Bramante: Dark Kinetic Heating of Neutron Stars

 

Literatura

New Scientist 6. 12. 2019, Physical Review D 100: 043

Datum: 07.12.2019
Tisk článku

Supernova - Buttlar Johannes von
 
 
cena původní: 149 Kč
cena: 139 Kč
Supernova
Buttlar Johannes von
Související články:

Supermasivní hvězdy se mohou totálně anihilovat termojadernou explozí     Autor: Stanislav Mihulka (16.08.2019)
Jak se podívat do nitra srážejících se neutronových hvězd?     Autor: Vladimír Wagner (27.08.2019)
Souboj o supernovy fatálně ohrožuje temnou energii     Autor: Stanislav Mihulka (28.11.2019)



Diskuze:

Standardní svíčky

Emil S,2019-12-09 10:33:35

Celá kozmológia je založená na tom, že poznáme(?) čas výbuchu štandardných sviečok. Na tom základe stoja výpočty tajomnej "temnej energie", zrýchľovanie rozpínania vesmíru atď. A teraz si tu čítam, že netušíme ako to s výbuchmi sviečok je...

Odpovědět


Re: Standardní svíčky

Pavel Hudecek,2019-12-09 11:29:09

Tzv. standardní svíčky vychází z toho, že se u blízkých supernov, jejichž vzdálenost lze změřit paralaxou, zjistilo, že SN s určitým spektrem a světelnou křivkou mají vždy stejně vysoké maximum. Nazvali je 1A a usoudili, že by se podle nich dala měřit vzdálenost. Že nikdo neví, co se uvnitř přesně děje, není až tak důležité:-)

Odpovědět


Re: Re: Standardní svíčky

Emil S,2019-12-09 12:53:52

Ano, otázkou ale je, čo by Occamova britva odrezala skôr. Neznámu neidentifikovateľnú energiu s hodnotou porovnateľnou s celým vesmírom, ktorá sa len tak zjavila v čase a začala zrýchľovať expanziu vesmíru, alebo chybu v meradle vzdialenosti?

Odpovědět

...

Jan Balaban,2019-12-09 08:05:46

V podstate v centre každého telesa, ktoré drží pohromade gravitácia musí byť temná hmota. Lebo je jej viac, ako baryonovej hmoty a do centra sa dostane bez problémov. Akurát to ešte nikto nepotvrdil. Nikto to neberie do úvahy ani pri stanovení hmotnosti telies. Niekde bude chyba.

Odpovědět

Sice se již jednou vymyslela částice,

Pavel Nedbal,2019-12-08 21:39:12

která byla použita k vysvětlení podivného deficitu energie při rozpadu, a to neutrino, což se po řadě let skutečně ověřilo. Ale výše uvedenou teorii nalze brát dost vážně (jak by se temná hmota, která vzdoruje interakcím, ráčila v centru hvězdy nakumulovat a ještě zčernoděrovatět).
Mám dojem, že o bílých trpaslících, respektive jejich výbuších, víme moc málo; geneze takového bílého trpaslíka může být velmi různá - některý může být skoro jen z helia - konec vývoje málo hmotné, nebo o hmotu již dříve obrané hvězdy, jiný je z uhlíku či kyslíku, nebo taky až z křemíku (uvádí se, že stadium bílého trpaslíka může vzniknout z hvězdy o hmotnosti až 5ms - zvláště, když výměna hmoty v systému již jednou proběhla). Množství nachytaného vodíku s heliem ze sousední hvězdy může být jen desetinka hmotnosti k překročení Ch. meze, nebo taky 50%. Tedy, je energie výbuchu především uvolnění potenciální energie z pádu do N-hvězdy, nebo jsou hlavním motorem překotné termonukleární reakce? A jaké by to měly být? Například reakce H+H je pomalá, protože musí proběhnout přeměna z H na D, což není extra rychlé. Někdy se uvádí, že z trpaslíka taky nemusí zůstat vůbec nic, že uvolněná energie je větší, než potenciální původního smrštění. A taky se píše o asymetrických výbuších, které udělí vysoký impuls jedním směrem.
Proč jsem k tomu skeptický - hlavní důvod vidím v tom, že nelze považovat takový výbuch jako standardní svíčku. Určitě bude více procesů, které k výbuchu vedou.

Odpovědět

Podivná teorie

Zdenek Mazanec,2019-12-08 14:39:51

Teorie o mikročerné díře z temné hmoty mi přijde více než podezřelá. Někde (tuším) na základce nás učili, že molární množství je nějakých 10^23 molekul. 1moll plynu má přitom za běžných podmínek zabírat nějakých 22 litrů prostoru (pokud si to pamatuju správně). 100 miliard protonů je nějakých 10^11, tj. nepatný zlomek jedineho molu. Nechce se mi věřit, že by takové smítko mohlo mít vliv na něco tak velkého, jako je bílý trpaslík s hmotností větší než Slunce.
Vždycky mě fascinoval startek, kde je možné raketkou velikosti běžné vzduch-vzduch střely středního dosahu zhroutit hvězdu nebo kapkou rudé hmoty zbortit celou planetu. Dodnes jsem si myslel, že je to jen sci-fi a ono zřejmě ne :)

Odpovědět


Re: Podivná teorie

Florian Stanislav,2019-12-08 20:40:26

V krychli vzduchu (za normálních podmínek) o hraně 0,02 mm je asi 2,2E+11 molekul.
Poloměr protonu je asi 0,88E-15 m a poloměry atomů jsou řádově 1E-10 m, tedy objem atomu je nejméně (1E+5)^3 = 1E+15 krát větší, jak objem protonu.Protony asi nemůžou být přímo na sobě ani v jádře hvězdy před výbuchem supernovy. (?)

Jenže nejde o objemy, ale o energii podle vztahu E = mc^2.
A tady něco nehraje. Nebo počítám špatně.
1 ev = 1,6E-19 [J]
Energie 10^11 GeV = (1E+11)*(1E+9)*(1,6E-19)=16 [J].

To je energie odpovídající pádu plné 2 litru PET lahve ze stolu na podlahu. E = mgh. Zpátky tu lahev vrátí 3 leté dítě.

Odpovědět


Re: Podivná teorie

Pavel Hudecek,2019-12-09 11:33:01

Též si myslím, že je tato teorie dost šílená. Ale úplně bych ji nezatracoval, přeci jen hustota hmoty bílého trpaslíka je docela šílená, takže k odpálení možná stačí málo.

Odpovědět


Re: Re: Podivná teorie

Florian Stanislav,2019-12-09 14:17:56

Nejde o hustotu , ale o celkovou energii v jádře, která supernovu spustí. Článek :"Dospěli k závěru, že pokud by byla v jádru bílého trpaslíka temná hmota o hmotnosti převyšující 10E11 GeV, což pro představu odpovídá asi 100 miliardám protonů, tak by mohlo dojít k detonaci supernovy Ia pozoruhodným mechanismem."
Já jsem spočítal, že ta energie = energii pádu 2 litrové PET lahve ze stolu. A to se mi zdá málo.

Odpovědět


Re: Re: Re: Podivná teorie

Pavel Hudecek,2019-12-10 11:15:29

Jestliže se tahle energie má uvolnit vypařením černé díry takové hmotnosti, tak se uvolní z objemu ani ne velikosti elektronu. A pak tu máme hustotu trpaslíka, kterou může právě odpalovaná atomovka jen závidět. Možná stačí v malinkém objemu splnit Lawsonovo kritérium a pak už splněno zůstane, protože okolní tlak je moc velký.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace