Radioaktivní vločky uranu fungují jako nejmenší jaderné pumy vesmíru  
Zdá se, že existují supernovy typu Ia, které se protiví přísným fyzikálním pravidlům. Tyto exploze by měly být všechny stejné, ale vzácně se stává, že jsou o něco slabší. Podle nového výzkumu by to mohli být single bílí trpaslíci, které zažehne jaderná štěpná exploze nepatrných vloček uranu. Jako když malá jiskřička odpálí ohromný sud s prachem.
G299 je elegantní pozůstatek supernovy typu Ia, která explodovala asi 2 500 př. n. l. Kredit: NASA/CXC/U.Texas.
G299 je elegantní pozůstatek supernovy typu Ia, která explodovala asi 2 500 př. n. l. Kredit: NASA/CXC/U.Texas.

Když vyhoří hvězda podobná našemu Slunci, tak obvykle skončí jako bílý trpaslík, hvězdný oharek, který postupně vychládá. Někteří bílí trpaslíci ale mají mnohem výbušnější osud. Explodují jako supernova, kterým se říká supernova typu Ia. K těmto monumentálním explozím obvykle dochází v těsných dvojhvězdách, ve který bílý trpaslík krade hmotu hvězdného partnera. Když krádežemi zvýší svou hmotnost nad určitou mez, tak se zažehne jako supernova.

 

Klasický model supernovy typu Ia. Kredit: NASA, ESA and A. Feild (STScI), chris.
Klasický model supernovy typu Ia. Kredit: NASA, ESA and A. Feild (STScI), chris.

Tento limit je stále stejný. Bílí trpaslíci explodují jako supernova typu Ia vždy se stejnou jasností, čehož astronomové nadšeně využívají při měření vzdáleností ve vesmíru. Supernovy typu Ia hrají roli takzvaných standardních svíček. Jenomže, vesmír je plný překvapení. Postupně se ukázalo, že některé supernovy tohoto typu jsou méně jasné než by měly být. Což nedává smysl.

 

Chuck Horowitz z Indiana University a Matt Caplan z Illinois State University ve své nové studii navrhují, že by někteří bílí trpaslíci mohli vybuchnout jako supernova, aniž by měli hvězdného partnera, kterému by kradli hmotu. Byly by to supernovy single trpaslíků.

 

Bílí trpaslíci jsou vlastně stlačená jádra vyhořelých hvězd, jejichž hmotnost původně nepřevyšovala 10 Sluncí. Tvoří je především uhlík s kyslíkem, mezi nimiž je přimíseno ještě pár dalších chemických prvků, včetně uranu. Jak bílí trpaslíci vychládají, tak nejtěžší atomy v jejich materiálu klesají jako první do nitra trpaslíka.

 

Matt Caplan. Kredit: Illinois State University.
Matt Caplan. Kredit: Matt Caplan, Illinois State University.

Podle Horowitze a Caplana se může stát, že v takovém bílém trpaslíku vzniknou nejmenší jaderné bomby ve vesmíru. Jsou to nepatrné vločky radioaktivního uranu, které vzniknou poslepováním jednotlivých atomů tohoto prvku. Když se do takové explozivní vločky záhy po jejím vzniku strefí náhodně prolétající neutron, tak může spustit jadernou štěpnou reakci, která pak může nastartovat lavinu takových reakcí, jako při explozi jaderné pumy. Jaderná exploze uranových vloček může zažehnout celého trpaslíka a ten se odpálí jako supernova. Jak říká Caplan, jako když jiskra zažehne sud se střelným prachem.

 

Aby k tomu došlo, muselo by tam být spousta uranu-235. To znamená, že by tento mechanismus fungoval jen u bílých trpaslíků, kteří vznikli z největších hvězd, u nichž je to ještě možné. Takové hvězdy žijí kratší dobu, než třeba Slunce a na bílého trpaslíka by zbylo dost uranu.

 

Ostatní astrofyziky to zaujalo, i když jsou spíše skeptičtí. Ryan Foley z americké University of California, Santa Cruz to nevidí moc nadějně. Byl by ale rád, kdyby takový mechanismus fungoval, protože je fascinující. Jak se zdá, Horowitzův a Caplanův model je fyzikálně možný. Není ale jasné, zda se to skutečně ve vesmíru děje. Badatelé to hodlají důkladně modelovat a třeba něco napoví i další pozorování.

 

Literatura

Live Science 10. 3. 2021.

arXiv:2103.02122.

Datum: 11.03.2021
Tisk článku

Související články:

Splašený bílý trpaslík je přeživším vzácné supernovy     Autor: Stanislav Mihulka (21.08.2017)
Odpalují supernovy bílých trpaslíků černoděrové detonátory z temné hmoty?     Autor: Stanislav Mihulka (07.12.2019)
Bílý trpaslík, který přežil. Svou smrt v supernově     Autor: Stanislav Mihulka (20.07.2020)



Diskuze:

Zivot uranu v slnku

Matej Durik,2021-03-12 11:41:06

Ako moze 235U prezit vo hviezde az pokym sa z nej nestane biely trpaslik? Neznicia ho neutrony z fuzie? Alebo tie sa nachadzaju iba v jadre hviezdy a nedostanu sa k uranu v jej inych castiach?

Odpovědět


Re: Zivot uranu v slnku

Jiří Brtnický,2021-03-12 12:07:53

Myslím, pokud to chápu správně, tak uran 235 a další těžké prvky vznikají až při konci života hvězdy, kdy dochází ke gravitačnímu hroucení a zážehu fuze těžších prvků. Ne ve fázi její hlavní posloupnosti, kdy probíhá fůze vodíku na hélium. Celý proces proběhne asi dost rychle a uran vzniká ke konci procesu, kdy již není mnoho volných neutronů k dispozici. Potom se uran teprve shlukuje do větších vloček a nějaký zbloudilý neutron může spustit řetězovou reakci. Fundovaně by asi odpověděl Vladimír Wagner.

Odpovědět


Re: Re: Zivot uranu v slnku

Matej Durik,2021-03-12 12:22:10

Dakujem za odpoved. Ja som to chapal tak, ze proces ktory popisujete sa deje len pri urcitom type supernov, ked vznika neutronova hviezda alebo cierna diera. V pripade uranu v bielych trpaslikoch by som teda tipoval, ze ten tam pride z predosleho vybuchu starsej hviezdy pocas formacie novej hviezdy. Ale niesom si tym isty a rad si to necham vysvetlit. :)

Odpovědět


Re: Re: Re: Zivot uranu v slnku

Vojtěch Kocián,2021-03-12 12:53:37

Přiznám se, že jsem měl podobný názor. Možná, že ve hvězdě v konečných fázích života (zvlášť, když se hroutí jejich jádro do bílého trpaslíka) fúzují v menším množství i těžší prvky, což odebírá energii a urychluje hroucení jádra.

Odpovědět


Re: Re: Re: Zivot uranu v slnku

Jiří Brtnický,2021-03-12 21:18:01

Tak mě napadlo, jestli z některých supernov typu 2a nemůže vzniknout bílý trpaslík, prostě proto že většina hmoty je odvržena. To by vysvětlilo ty těžké prvky.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Zivot uranu v slnku

Martin Mácha,2021-03-13 13:36:50

Ahoj Juro. K tématu nic nemám. Jen jsem chtěl pozdravit bývalého učitele. :)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Zivot uranu v slnku

Jiří Brtnický,2021-03-14 21:49:17

Ahoj Martine, díky za pozdrav zrovna tady, jsem rád že i mladá generace navštěvuje tyto stránky, které mám velmi rád. Tak ať se daří.

Odpovědět


Re: Re: Zivot uranu v slnku

Pavel Hudecek,2021-03-12 13:17:34

Nejsem si 100% jist, ale mám za to, že takto těžké prvky vznikají jen v supernovách. Proto také v článku píšou "... fungoval jen u bílých trpaslíků, kteří vznikli z největších hvězd, u nichž je to ještě možné. Takové hvězdy žijí kratší dobu, než třeba Slunce a na bílého trpaslíka by zbylo dost uranu." Prostě mezi supernovou z předchozí generace a vznikem BT z generace další, musí uplynout dost krátká doba na to, aby se 235U nestihl rozpadnout.

K původnímu dotazu: Neutrony jsou v místech, kde probíhá fúze, což je celkem zanedbatelná část objemu hvězdy.

Odpovědět


Re: Re: Re: Zivot uranu v slnku

Jakub K.,2021-03-13 11:01:16

Též mám za to, že fúzí vznikají prvky jen do železa, všechno těžší dále vzniká až z výbuchů supernov. Ale je to pouze má "gymnaziální" znalost a je dost možné, že je to daleko složitější.

Odpovědět


Re: Re: Re: Zivot uranu v slnku

Martin V.,2021-03-13 17:02:41

Zdá se, že procesů vytvářejících těžké prvky je víc, překvapivě k nim patří i kolize neutronových hvězd, viz např. https://www.nao.ac.jp/en/news/science/2014/20141014-neutronstar.html

Tady je pěkný souhrn mechanismů vzniku těžkých prvků: https://physics.stackexchange.com/questions/7131/what-is-the-origin-of-elements-heavier-than-iron

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Zivot uranu v slnku

Pavel Hudecek,2021-03-13 18:16:08

Ano, R-proces, S-proces v supernovách a srážky neutronových hvězd. To je ono.

Že srážky neutronových hvězd (což jsou vlastně extrémní jádra atomů), produkují těžké prvky moc překvapivé není. Ale trochu mě překvapilo, že je to v případě pozemského uranu jediný mechanizmus původu.

Odpovědět



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