proceso de una supernova

[jordix]

hola, escribo esto no sin antes haber buscado y releido en muchos sition sobre este proceso, el de explosion de las supernovas, ya que siempre hay una cosa que,desde mi punto de vista totalmente profano en la materia me hacia preguntarme el porqué de dichas explisiones si el proceso que se da al apagarse la estrela cuando cesan las reacciones nuecleares llevaria a un colapso gravitatorio, o sea, todo loq ue hay se colapsa, pero no entendia el porque de las expulsion de las capas externas bajo esa situacion de extrema gravedad que se prduce en el colapso, como algo puede salir disparado cuando precisamente todo esta colapsando y la gravedad es tremenda?

 

el otro dia encontré un sitio donde explican con mas facilidad para mi pequeño cerebro este proceso, explica cono bajo la gran presion gravitatori que se ejerce supera la que ejercen los electrones de los atomos y estos "caen" y son atrapados por protones, acabando todo en masa neutronica, bien, hasta aqui sigo entendidolo, pero hay un punto que me deja loco y es justo ese de la explosion que dice este artuculo se debe al momento en el que dejan de electrones para contrarrestar lapresion gravitatoria, momento en el cual se produce de nuevo una contraccion del nucleo (donde ya solo quedan neutrones) y esto provoca que se libera gran cantidad de energia gravitacional, y que esta liberacion de energia gravitacional es la que expulsa las capas exteriores (la famosa explosion).

la cosa que no compredo es: porqué se libera esa energia gravitacional al desaparecer los electrones?, porqué esa energia "empuja hacia afuera"? supongo que el cambio de materia en forma de atomos a materia que solo son neutrones implica un gran cambio de tamaño, la contraccion será enorme no? pero... qué cambia en la gravedad de la estrella en ese momento para que se expulse material mas externo hacia afuera y no siga cayendo al nucleo?

 

si alguien me lo puede explicar (llanamente, no pido mucho detalle jejeje) le estaria gradecido, no se si es un tonteria lo quepregunto o no, no tengo conocimientos para entenderlo pero es algo que me intriga desde hace mucho.

saludos.

 

esto lo leí justo de este enlace: http://www.astroscu.unam.mx/~wlee/OC/SSAAE/AAE/Supernovas/Explosion de supernova.html

y por si es de interés el "paso" pervio a la explosion: http://www.astroscu.unam.mx/~wlee/OC/SSAAE/AAE/Supernovas/Estrellas masivas.html

Editado 7 de Octubre del 2019 por jordix

[c4r4j0]

Neutrinos provenientes de la formación de los neutrones, según dice la wikipedia.

Saludos!

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Neutron_star

 

[jordix]

gracias, en la wiki estaba y no lo había leido este, o sea, los neutrinos son los responsables de empujar las capas exteriores hacia afuera no? entonces nada de "energia gravitacional"?

Editado 7 de Octubre del 2019 por jordix

[c4r4j0]

A ver... Se requiere una densidad de materia o eso no pasa... Entonces, hay una gravedad... Y no es poca ya que se supera el límite de chandrasekar, los electrones caen al núcleo. Si no notas algo de energía y de gravedad en todo eso, pues chico, ya te digo que no lo vas a ver en otro lado!

Saludos!

[Philippulus]

Yo también soy lego en la materia, así que cualquier cosa que diga puede ser considerado como delito...

Hay varios temas a considerar:

1) El colapso solo se produce en el núcleo de la estrella, que es una parte pequeña comparada con el resto.

2) La estrella no gana masa durante el colapso, más bien la pierde, por tanto el campo gravitatorio que genera no cambia.

3) La estrella expulsa las capas exteriores por las ondas de choque que se generan durante el colapso del núcleo. Una onda de choque no es más que una onda de presión

4) ¿Porqué se generan esas ondas de choque durante el colapso del núcleo? Ni idea, supongo que por el fortísimo incremento de temperatura del núcleo.

[c4r4j0]

siguen faltando voces más precisas y que se atrevan a no usar ecuaciones, pero la cosa es que ocurre en el núcleo porque es donde se alcanza la DENSIDAD en exceso de determinados límites en los que se "vence" otra fuerza. La masa que se encuentra afuera de la región que alcanzó el límite de densidad no se ve afectada por el evento así como no se ve afectado el ESPACIO TIEMPO lejos de una alta curvatura (no te chupa el agujero negro hasta que atraviesas el horizonte de eventos). En el caso de la estrella de neutrones que se trata aquí, según la wikipedia, la "onda de choque" no es una onda de presión de nada sino de algo: neutrinos. (no es aire, claro, y en el vacío no hay ondas de presión del "eter").
Por lo pronto es lo que puedo aportar.

Saludos!

 

[sfellero]

Interesante.

 

hace 11 minutos, c4r4j0 dijo:

la "onda de choque" no es una onda de presión de nada sino de algo: neutrinos. (no es aire, claro, y en el vacío no hay ondas de presión del "eter").

 

Pero no serían ondas de presión que "viajan" en las capas exteriores de la estrella? 

[c4r4j0]

si... pero la onda no es de fotones que podrían viajar por el "vacío". Es de neutrinos producidos en la reacción electrón-protón. O sea es una onda de materia... que choca a otra materia y la empuja.

Saludos!

[Philippulus]

Yo creo que no.

Para los neutrinos, la materia es prácticamente transparente y apenas interacciona con ella. Algún neutrino borracho si pegará con el gas de la estrella, pero muy pocos, insuficientes para expulsar sus capas.

Para mí la expulsión de las capas es por ondas de choque de presión que nacen en el núcleo en colapso y se propagan hacia fuera a través del gas de la estrella.

Necesitamos un experto en dinámica de estrellas en colapso que nos lo aclare.

Editado 9 de Octubre del 2019 por Philippulus

[jordix]

hace 40 minutos, Philippulus dijo:

Yo creo que no.

Para los neutrinos, la materia es prácticamente transparente y apenas interacciona con ella. Algún neutrino borracho si pegará con el gas de la estrella, pero muy pocos, insuficientes para expulsar sus capas.

Para mí la expulsión de las capas es por ondas de choque de presión que nacen en el núcleo en colapso y se propagan hacia fuera a través del gas de la estrella.

Necesitamos un experto en dinámica de estrellas en colapso que nos lo aclare.

ahi está, eso me sigue fallando, si los neutrinos son tan pequeños que segun se puede leer prácticamente no interactúan con nada, como ese "flujo" de neutrinos puede ser responsable de la expulsion de las capas externas? (esto es lo que dice la wiki que puso el amigo carajo).

me gusta mas la explicación de que es cosa de "energia gravitacional" aunque no se como se produce eso... digamos "hacia afuera"

[c4r4j0]

A ver... todos podemos opinar lo que queramos... pero conviene citar el sustento de la opinión.
En este video se conjetura cómo es... https://www.youtube.com/watch?v=ALAiHxOZtAc
Y una búsqueda SIMPLE de correlación entre neutrinos y ondas de choque resulta en un lugarcomún: supernovas.

Muy interesante tu opinión, sin embargo, hay ocasiones en las que la evidencia de que el suelo es plano no sirve para extrapolar lo que le pasa al planeta.

 

Saludos!

 
 

[jordix]

no, si yo no tengo opinion, al contrario  precisamente pregunto como ocurre esa expulsion de materia al exterior porque no sé que lo provoca.

si son los neutrinos pues perfecto  queda explicado, solo comentaba lo mismonque Phil, que si dicen que éstos prácticamente no interactuan con nada, pues resulta raro entender que sean los responsables de empujar esas capas exteriores.

saludos

[c4r4j0]

Estimado @jordix :

Explosion Mechanism, Neutrino Burst, and Gravitational Wave in Core-Collapse Supernovae

http://www.heap.phys.waseda.ac.jp/kkotake/main.pdf
está en inglés, y está MUY bueno...

pienso que si no puedes leer en inglés, vale la pena que tomes un curso solo por leer ese documento.

Es espectacular como para que te formes una opinión con este sustento que es parecido al que usa Plait para la suya.
Obvio que tiene fórmulas pero las explica y explica las conclusiones a las que arriba por su uso.

Saludos!

[jordix]

gracias, en cuanto tengo un ratillo lo veo.

 

edito: demasiado complicado para mi, bueno demasiado no, mucho mas jajaja aun asi creo entender que este proceso aun no está claro por completo y siguen perfeccionando las simulaciones.

 

dejo aqui una cosa muy simple pero que a mi me lo ha hecho entender bastante bien:

http://astronomy.swin.edu.au/cosmos/c/core-collapse

 

fijaos que dice que, aunque los neutrinos en condiciones normales no afectan casi a a nada, en estas condiciones y la gran centidad que se producen sí es significativa y tienen su efecto en la explosion, que segun voy entendiendo es conjuncion de ondas de choque gravitacionales por el "rebote" de contracion del núcleo y los neutrinos al salir disparados

Editado 10 de Octubre del 2019 por jordix

[Emilio Harald]

Yo lo entendía de una manera mucho más simple. En una estrella siempre hay dos fuerzas, constantemente, una que tiende a desprender o expulsar material y por otra la gravedad que retiene o mantiene junto el material.

Sabemos que la estrella es un horno y que por la temperatura su componentes están modificándose. No será que, al colapsar el núcleo por una cosa de geometría ya no puede retener las capas superiores de la estrella?.

La estrella solo puede tener un diámetro máximo, pasado ese tamaño, parte de ella (la externa se va desprender). Los cambios en la conformación del combustible de la estrella, son muy complejos, pero hay un tema ademas de termodinamica y fisica del movimiento que es más simple.

es dificil saber por donde empezar a entender estos temas. Yo aun estoy digeriendo el video de la escala real del sistema solar que se hizo en un desierto en EEUU

[AlbertR]

He encontrado este vídeo cortito que resume divulgativamente bastante bien el colapso del núcleo que origina la supernova:

 

No soy astrofísico ni domino el asunto, pero os comento un poco el tema energético (que parecía ser la pregunta original de jordix) tal como yo lo entiendo: la parte final del colapso del núcleo de la estrella se produce cuando su masa M es del orden del límite de Chandrasekhar, está formado por iones y electrones y tiene un radio llamémosle inicial Ri de unos 900 km. El núcleo colapsa hasta un radio final Rf de unos 10 km en el que ya solo hay neutrones, en segundos. La energía gravitacional disponible en esa transición se puede estimar con la siguiente expresión, (G constante de gravitación universal) :

U = ( 3/5 ) ( G M^2 ) ( 1/Rf – 1/Ri )

Haciendo los cálculos sale una energía gravitacional disponible para la transición que colapsa el núcleo de ~3E+46 J. Tenemos por otro lado la estimación de la energía cinética de los pedazos de la estrella que constituye la explosión supernova y de la energía electromagnética que esta emite, que se sitúa conjuntamente en unos ~1E+44 J. Por lo tanto, tan solo 1/300aba parte de la energía gravitacional disponible acaba proyectándose al exterior en forma de gas a gran velocidad y radiación electromagnética. Del resto de la energía disponible, una pequeña parte ha sido consumida en los trabajos internos de compresión, calentamiento, cambios de fase, reacciones nucleares,… y la inmensa mayor parte, se la llevan los neutrinos procedentes de la supernova que vuelan por el universo.

Saludos.

 

Editado 10 de Octubre del 2019 por AlbertR

[jordix]

me encanta este hilo y no es porque yo lo haya abierto jajaja, no tengo ni zorra idea de nada, pero ciertamente me ha aclarado algo que me tenia reconcomido hacia tiempo.

asi pues podemos resumir que la explosion o expulsion de capas externas es por dos cosas:

1- el pulso del nucleo al ir mas allá del limite de compresion lo que le hace volver a "engordar" propagando la ondade choque

2- el posterior alimento de toda la energia que transportan los neutrinos que le da un "segundo empujon".

 

cogiendo lo que dice el articulo que enlacé previamente, entiendo que el pulso o rebote del nucleo es debido a que bajo tal presion, la fuerza nuclear fuerte se vuelve repulsiva al intentar comprimir mas aun la materia que ya es de "densidad nuclear" pero que no tiene la suficiente para formar un agujero.

 

se que soy muy simple pero lo comparo con un muelle que mantenemos estirado mas alla de su forma en reposo, lo soltamos de golpe e inicialmente se comprimirá tambien mas allá de su forma en reposo para luego volver a su tamaño "normal": "un pulso"

 

leches como se aprende con vosotros! jejejeje

 

gracias a todos.

Editado 10 de Octubre del 2019 por jordix

[c4r4j0]

qué pastel!
La fuerza nuclear fuerte no interviene (quarcks: interior de protones, neutrones, etc).. 
Los modelos de explicación son mejores o peores según lo que se quiere explicar con ellos.
Yo no entiendo de otra cosa que no sea basada en las 4 fuerzas fundamentales, acá ya hay una, al menos, que no interviene por cuestiones de tamaño y distancia: la fuerte.
Así que lo que sea que se ha medido, hay que explicarlo con las otras 3. La interacción débil es la que aplica cuando hay fusión y fisión, incluyendo la del electrón y el protón al formarse los neutrones y emitirse los neutrinos en cantidades inmensas. También se producen fotones en el rango energético gamma y por eso es que se logran detectar S/N más fácilmente, pero no es lo único que nos llega, también llegan los neutrinos, (detectaron 25 de la 1987A). Y finalmente nos queda esa cosa misteriosa que es la masa, que deforma el espacio-tiempo y que cuando alcanza DENSIDADES especiales empieza a ocasionar efectos interesantes en esos lugares-momentos. Así es que... como comenta otro forero, todo se basa en el equilibrio de las fuerzas... nosotros no atravesamos el piso hacia el centro de la tierra por efectos electromagnéticos, y en el caso de las estrellas con determinado rango de masa, siempre están en equilibrio la aceleración de gravedad y el mismo efecto electromagnético (que se llama temperatura o presión según convenga). Pero no contaban con la astucia del efecto Chandrasekar que es: al irse agotando el material fusionable, la irradiación electromagnética ya no puede sostener la presión / temperatura y la gravedad mueve todo hacia su nuevo punto de equilibrio. Pero al alcanzarse la densidad conveniente entra a tallar este otro efecto de formación de neutrones que debe apagar más rápido todavía la fusión, comienza la retroalimentación y se aceleran las masas hacia el núcleo pero ahora hay neutrinos (con masa) en abundancia que generan una nueva presión / temperatura y empujan las capas exteriores menos densas y ahi es donde aparece lo que "vemos" como supernova. Que se acompaña del radiación gamma, neutrinos y ondas gravitacionales, estas últimas, aún sin detectarse para este caso de S/N.
No digo que no parezca un "rebote" del colapso de las capas exteriores pero el mecanismo que propongo me resulta más preciso... todo el tiempo quise respetar que la explicación está basada .en fuerzas que interactúan con los objetos que les son afines. 

Al menos, así, lo entiendo yo... 

[Dieguito]

Hola comunidad, no tuve tiempo de leer todo el hilo pero me imagino a donde va  Suele haber confusion respecto a los neutrinos en estos eventos ya que es saber popular que éstos virtualmente no interactuan con la materia. Esto es asi en condiciones "normales". En un evento de supernova (en unos brevisimos segundos) , "sí" , se dan las condiciones de densidad + numero de neutrinos para que éstos prácticamente funcionen como un muro que empuja algo de los restos hacia el exterior. Hay muchos mas detalles para considerar, solo quise atender a ese tema en particular que cada tanto causa algun enredo.
Saludos!
Diego/Tandil

[Miguel L]

El tema esta interesantísimo, solo propondré 4 puntos a tener en cuenta

1)      La sección eficaz del neutrino es tan pequeña que aunque se formen en gran cantidad el efecto de “choque” seguirá siendo pequeño.

2)      Sí, hay que tener en cuenta la gran cantidad de radiación electromagnética puesta en juego.

3)      Es necesario tener en cuenta (para el efecto rebote), la presencia o aporte de procesos físicos o campos cuánticos (del tipo INFLATON) que por sus particularidades todavía no se los pudo identificar.

4)      El choque de gravitones (que aunque sean muy pequeños, aportan), u onda gravitatoria generada en el proceso.

Cordiales saludos.

[Dieguito]

Hola Miguel !!
Respecto al punto 1, pasanos por lo menos algunas citas en donde aseveren que ese efecto sería pequeño
Punto 2 desde ya tiene sentido
El 3, no vale tener en cuenta lo que no se ha detectado o identificado.
Punto 4 , lo mismo con los gravitones. Respecto a las ondas gravitacionales no creo que que contribuyan a la "ejecta" del material, ya que son perturbaciones minimas del espacio en donde justamente se encuentra ese material, no es un "viento". 

Saludos por alla!
Diego

[Miguel L]

La sección eficaz de los neutrinos en procesos de supernovas es del orden de 10 elevado a la -45 m2.

Lo que les permite un camino libre medio en un bloque de plomo de aproximadamente 1 año luz. Las capas exteriores de una supernova son de núcleos atómicos y/o plasma, bastante más livianos que el plomo, por supuesto con sección eficaz bastante menor que Pb, consecuentemente con un camino libre medio mucho mayor a 1 año luz. El espesor de las capas exteriores de una supernova puede estar comprendida entre 100.000 a 1.000.000 de Km aproximadamente (exagerando), muchísimo menor que 1 año luz. Además muchos neutrinos se pierden en la síntesis de nucleones más pesados que el Fe o Ni sin aportar cantidad de movimiento.

Por lo cual la cantidad de movimiento aportada por los neutrinos a las capas exteriores de la estrella, puede no ser de importancia.

Las ondas gravitatorias son en última instancia “pulsos” de grandes cantidades de gravitones que por su “pequeño tamaño” todavía no se los pudo determinar individualmente.

Por todo esto, es conveniente buscar modelos alternativos que por no conocerlos todavía, no impiden su existencia.

Dieguito, tómalo con “beneficio de inventario”, ya no estoy para rendir examen.

Cordiales saludos.

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Astro/nucsyn.html#c1

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Particles/cowan.html#c1

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Particles/neutrino3.html

Editado 16 de Octubre del 2019 por Miguel L
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[c4r4j0]

Es una pena perdernos el permiso de poner a prueba (examinar?) tus expresiones. Deberemos tomarlas como dogma entonces.

Volviendo a lo que nos atañe, la sección eficaz que se menciona, aparece vinculada a la energía del objeto y de acuerdo a lo revelado, se basaría en experimentos de laboratorio en condiciones de laboratorio con resultados a energías medidas de cientos de ev. Aquél investigador hace una conjetura de extrapolación para la asume que se mantiene una tendencia lineal, aún así, estamos hablando de energias y densidades de laboratorio. Qué interesante podría ser una conjetura a los niveles de densidad y energía del nucleo de hierro (dicen que es de hierro). Cuando la presión gravitatoria reduce las distancias hasta habilitar la fusión del electron y el protón (al revés de la que se usa para la referencia que es el decaimiento beta del neutrón).

Bueh, insisto que el modelo para explicar lo que pasa es mejor cuando predice más y me da la impresión de que las conjeturas del inflatón que nadie midió y de ondas gravitacionales que tampoco hemos llegado a tener la capacidad de medir, deben tener una influencia muy pobre comparada con la que sí se ha medido, de parte de neutrinos y fotones. 

Me baso en referencias simples: publicaciones que aparecen como resultado al buscar: supernovas y neutrinos.

Saludos!

Editado 16 de Octubre del 2019 por c4r4j0
Gazapo tipográfico. Gracias!

[jordix]

fusion de protones y neutrones? yo pensaba que los protones capturaban electrones quedando asi todo neutrones

[AlbertR]

hace 16 minutos, jordix dijo:

fusión de protones y neutrones? 

 

 Hombre jordix, eso ha sido un gazapo tipográfico involuntario. Por el contexto se ve claro que lo que c4r4j0 quería escribir es "...la presión gravitatoria reduce las distancias hasta habilitar la fusión del ELECTRON y el protón (al revés de la que se usa para la referencia que es el decaimiento beta del neutrón)..." y que sin querer ha tecleado mal.

 

Saludos.

 

Editado 16 de Octubre del 2019 por AlbertR