[多圖][天文] 淺談超新星

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2017-12-05 16:05:10

係呀,佢year 1 physics common core黎,所有major都take得,講晒d星乜mass會變乜又講吓HR diagram又講吓apparent magnitude,去到最後又講吓CBR呀又講吓inflation theory呀,基本上佢cover晒big bang以黎d星系點誕生去到終結

要量產天文學家了
咁教法,一成都唔知吸唔吸收到

如果唔係點叫intro course 我見physics major都分2個course讀依堆野 當然佢地year 3,4先讀,我睇你個post好似幫自己搵返d記憶
2017-12-05 16:08:44
op巴有冇追開Pbs space time
2017-12-05 17:18:07
超藍巨星又係咩黎
2017-12-05 18:56:37
等參宿四爆
2017-12-05 19:29:36
14年先開始睇
當初正正係俾supernova吸引
嗰陣走去wiki睇
到detail少少嘅位就會睇到一頭霧水
唯有去巴哈睇啲台灣人講
但學返嚟嘅嘢都係好表面好淺
2017-12-05 21:13:44
op巴有冇追開Pbs space time

都有睇開 ,但睇唔明
2017-12-05 22:09:00
當核心變成 鐵 Fe之後,因為再進行核融合所需既溫度極高,核心既溫度唔夠繼續進行核融合,我地就會話佢用曬燃料。 用曬燃料,當然就唔會再有向外既壓力,所以就會有重力塌陷發生。

呢度應該係鐵無辦法再靠核融合產生能量抵抗塌縮
而唔係溫度唔夠高(因為溫度再高都冇用)


雖然上面好似講左好多步驟咁,事實上重力塌縮只係千分之幾秒之內既事黎。
雖然快,但當中既威力,係唔可以忽視既。以常見既TNT炸藥做指標,每公斤TNT等如四百二十萬焦耳(即一卡路里)。
而超新星爆發,大約係等如一千噸既TNT。

你sure得一千噸?
2017-12-05 23:32:38
當核心變成 鐵 Fe之後,因為再進行核融合所需既溫度極高,核心既溫度唔夠繼續進行核融合,我地就會話佢用曬燃料。 用曬燃料,當然就唔會再有向外既壓力,所以就會有重力塌陷發生。

呢度應該係鐵無辦法再靠核融合產生能量抵抗塌縮
而唔係溫度唔夠高(因為溫度再高都冇用)


雖然上面好似講左好多步驟咁,事實上重力塌縮只係千分之幾秒之內既事黎。
雖然快,但當中既威力,係唔可以忽視既。以常見既TNT炸藥做指標,每公斤TNT等如四百二十萬焦耳(即一卡路里)。
而超新星爆發,大約係等如一千噸既TNT。

你sure得一千噸?

真係好好奇佢嚮邊度見到

補充返
https://en.wikipedia.org/wiki/Orders_of_magnitude_(energy)
太約1–2×10^44 J
2017-12-05 23:53:16

呢度應該係鐵無辦法再靠核融合產生能量抵抗塌縮
而唔係溫度唔夠高(因為溫度再高都冇用)

你sure?


你sure得一千噸?

上網copy咋,鬼識TNT咩我
2017-12-06 00:03:55

呢度應該係鐵無辦法再靠核融合產生能量抵抗塌縮
而唔係溫度唔夠高(因為溫度再高都冇用)

你sure?

Get錯你意思,你岩
可能我寫得唔好,冇解釋清楚能量同壓力。
2017-12-06 00:07:07

呢度應該係鐵無辦法再靠核融合產生能量抵抗塌縮
而唔係溫度唔夠高(因為溫度再高都冇用)

你sure?

Get錯你意思,你岩
可能我寫得唔好,冇解釋清楚能量同壓力。

應該要講講binding energy?
2017-12-06 00:07:32

呢度應該係鐵無辦法再靠核融合產生能量抵抗塌縮
而唔係溫度唔夠高(因為溫度再高都冇用)

你sure?

Get錯你意思,你岩
可能我寫得唔好,冇解釋清楚能量同壓力。


睇黎唔講degeneracy真係講到1999,自己都睇唔明自己寫咩..
2017-12-06 00:10:46

呢度應該係鐵無辦法再靠核融合產生能量抵抗塌縮
而唔係溫度唔夠高(因為溫度再高都冇用)

你sure?

Get錯你意思,你岩
可能我寫得唔好,冇解釋清楚能量同壓力。

應該要講講binding energy?

真係要,掛住簡化結果miss左好多重要位。
2017-12-06 11:26:26
多謝Edelschwarz同梁睿娜塊面大提醒,重新睇一次尋日寫既野,發覺寫得唔係幾好。
原來諗住簡化佢,但發現咁係解釋唔到事實,所以重發一篇。

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紅巨星 Red Giant



X軸唔同元素,對應Y軸唔同既能量
核融合 Nuclear Fusion(例如Hydrogen合成做Helium)係將A元素(Hydrogen)合成為B元素(Helium)既過程,當中會釋放出结合能Binding Energy 既差異(B既结合能減去A既结合能)。


而穩定既恆星,核融合提供既能量,所製造出向外既壓力,會岩岩好抵銷自身向內既重力

當核心變成更重既元素後,進行核融合所需既溫度會提高,若果核心既溫度唔夠繼續進行核融合,我地就會話佢用曬燃料
用曬燃料,當然就唔會再有向外既壓力,所以就會有重力塌陷發生。


打個比喻。
例如恆星起始核心溫度係1度,而A元素合成做B元素要1度,咁就可以發生核融合。
而當核心變成B元素後,B元素合成做C元素要2度,核融合就會停止,核星就會重力塌陷。

根據維里定理 Virial Theorem,簡單黎講就係:

(U,Potential Energy下降),(K,Kinetic Energy上升)。
所以當恆星既恆心塌陷,核心溫度就會上升
而因為能量大致守恆既關係,恆星外圍就會膨脹,溫度就會下降。

核心溫度提升後,恆星就會繼續進行核融合(B變成C),令到收縮停止。
然後溫度不足以支持下一個反應(C變成D)時,恆星核心就會再度收縮。不斷重複。


過程中做出黎既元素會越來越重,而越重既元素就會越接近核心,作用時間亦愈短,形成紅巨星中洋蔥型既結構。
俾數字大家睇下,Hydrogen合成Helium,大約可以燒1千萬年
而Silicon合成為Iron,大約只會燒14日



白矮星



然而,當核心合成為 鐵之後,因為鐵既 结合能係所有元素中最高,核融合唔能夠再提供能量,以製造出向外既壓力,恆星就會高速收縮。

因為高速收縮,核心中物質既密度 Density(重量除以體積) 就會變得極高。
原本核心中普通既物質就會變成 簡併態Degenerate

普通物質既物理特性只需要考慮古典力學,而Degenerate既就要考慮量子力學
例如話原來普通氣體既壓力只反比體積,而Degenerate就係壓力反比於體積既5/2次方


咁呢個情況下,核心中簡併態既電子自身既壓力,就足以抵抗恆星自身既重力。我地會稱呢種恆星為白矮星 White dwarf

錢德拉塞卡極限Chandrasekhar limit 就係指由簡併態計出穩定既白矮星既最大質量Maximum Mass,數值大約係1.4個太陽咁重。
2017-12-06 11:38:34
II型超新星 Type II Supernova


但係,部分恆星既質量比錢德拉塞卡極限大,佢地內部既電子唔止成為簡併態電子,而且會移動得極快(每秒7萬公里,大約23%光速)
當物質移動極快時,我地就需要考慮埋相對論入面講既野。
結果得出黎就係Relativistic Degenerate物質既壓力僅反比於體積既/2次方
明顯地,Relativistic Degenerate既電子提供既壓力係比Degenerate既電子提供既壓力為,恆星就會再一步收縮。


重點來了,因為溫度再一步提升,光致蛻變 Photodisintegration 就發生了!
本身諗住唔講,發現原來唔講係解釋唔到。

簡單講,就係還原!將Iron變返做Helium質子Neutron中子Neutrons

然而呢個反應係吸熱(能量)。恆星核心既溫度(能量)就會急降!
而製造出黎既質子會吸收電子Electrons,變為中子和微中子Neutrinos。(可以整出比Iron重既元素)
而呢個反應都係吸熱(能量)既,而微中子因為同其他物質好少反應,會直接帶能量脫離恆星。

因此恆星既溫度(能量)三重急降向外既壓力亦同時就會急降,令到收縮加快
強烈既收縮會大幅提升密度,令到中子亦到成為簡併態,簡併態下中子壓力足以支持自身重力,我地就叫淨低既恆星叫中子星 Neutron Star

而急降既物質,撞向中子星既表面,做成反彈。反彈後向上既物質,就會同仲急降緊既物質撞埋一齊。
可以相像下,兩個迎頭貨車相撞、兩架飛機迎頭相撞。
而當中極大既能量,就會隨物質既相撞引發劇烈爆炸,我地就叫做衝擊波 Shockwave
同時微中子雖然好少同物質作出反應,但因為數量極大,恆星外層既物質吸收左佢既能量,就會急速膨脹,形成II型超新星爆發

到底幾重既恆星,先至可以引至II型超新星爆發呢?
大約係 大於8個太陽咁重既恆星。
因為太輕既恆星,~<8個太陽重,佢地既核心未融合到鐵。
所以成為紅巨星後,重力塌縮係溫和既,會變成白矮星。
<0.4太陽重既恆星,更加唔會形成紅巨星,而會直接變成塌縮成為白矮星架。
20 - 40/50 個太陽重既就會,形成中子星
>40/50個太陽重既,最尾就會形成黑洞 Blackhole。希望今次冇講錯了。

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希望今次冇講錯了。
2017-12-06 11:39:46

結果得出黎就係Relativistic Degenerate物質既壓力僅反比於體積既4/3次方。
2017-12-06 11:45:43

例如話原來普通氣體既壓力只反比體積,而Degenerate就係壓力反比於體積既5/3次方。
2017-12-06 14:38:44
冇人
2017-12-06 14:39:40
2017-12-06 15:01:01
多謝Edelschwarz同梁睿娜塊面大提醒,重新睇一次尋日寫既野,發覺寫得唔係幾好。
原來諗住簡化佢,但發現咁係解釋唔到事實,所以重發一篇。

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紅巨星 Red Giant



X軸唔同元素,對應Y軸唔同既能量
核融合 Nuclear Fusion(例如Hydrogen合成做Helium)係將A元素(Hydrogen)合成為B元素(Helium)既過程,當中會釋放出结合能Binding Energy 既差異(B既结合能減去A既结合能)。


而穩定既恆星,核融合提供既能量,所製造出向外既壓力,會岩岩好抵銷自身向內既重力

當核心變成更重既元素後,進行核融合所需既溫度會提高,若果核心既溫度唔夠繼續進行核融合,我地就會話佢用曬燃料
用曬燃料,當然就唔會再有向外既壓力,所以就會有重力塌陷發生。


打個比喻。
例如恆星起始核心溫度係1度,而A元素合成做B元素要1度,咁就可以發生核融合。
而當核心變成B元素後,B元素合成做C元素要2度,核融合就會停止,核星就會重力塌陷。

根據維里定理 Virial Theorem,簡單黎講就係:

(U,Potential Energy下降),(K,Kinetic Energy上升)。
所以當恆星既恆心塌陷,核心溫度就會上升
而因為能量大致守恆既關係,恆星外圍就會膨脹,溫度就會下降。

核心溫度提升後,恆星就會繼續進行核融合(B變成C),令到收縮停止。
然後溫度不足以支持下一個反應(C變成D)時,恆星核心就會再度收縮。不斷重複。


過程中做出黎既元素會越來越重,而越重既元素就會越接近核心,作用時間亦愈短,形成紅巨星中洋蔥型既結構。
俾數字大家睇下,Hydrogen合成Helium,大約可以燒1千萬年
而Silicon合成為Iron,大約只會燒14日



白矮星



然而,當核心合成為 鐵之後,因為鐵既 结合能係所有元素中最高,核融合唔能夠再提供能量,以製造出向外既壓力,恆星就會高速收縮。

因為高速收縮,核心中物質既密度 Density(重量除以體積) 就會變得極高。
原本核心中普通既物質就會變成 簡併態Degenerate

普通物質既物理特性只需要考慮古典力學,而Degenerate既就要考慮量子力學
例如話原來普通氣體既壓力只反比體積,而Degenerate就係壓力反比於體積既5/2次方


咁呢個情況下,核心中簡併態既電子自身既壓力,就足以抵抗恆星自身既重力。我地會稱呢種恆星為白矮星 White dwarf

錢德拉塞卡極限Chandrasekhar limit 就係指由簡併態計出穩定既白矮星既最大質量Maximum Mass,數值大約係1.4個太陽咁重。

巴打其實nuclear fusion製造壓力去抗衡重力,個壓力係咪因為fusion會出氣體?
2017-12-06 15:03:24
多謝Edelschwarz同梁睿娜塊面大提醒,重新睇一次尋日寫既野,發覺寫得唔係幾好。
原來諗住簡化佢,但發現咁係解釋唔到事實,所以重發一篇。

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紅巨星 Red Giant



X軸唔同元素,對應Y軸唔同既能量
核融合 Nuclear Fusion(例如Hydrogen合成做Helium)係將A元素(Hydrogen)合成為B元素(Helium)既過程,當中會釋放出结合能Binding Energy 既差異(B既结合能減去A既结合能)。


而穩定既恆星,核融合提供既能量,所製造出向外既壓力,會岩岩好抵銷自身向內既重力

當核心變成更重既元素後,進行核融合所需既溫度會提高,若果核心既溫度唔夠繼續進行核融合,我地就會話佢用曬燃料
用曬燃料,當然就唔會再有向外既壓力,所以就會有重力塌陷發生。


打個比喻。
例如恆星起始核心溫度係1度,而A元素合成做B元素要1度,咁就可以發生核融合。
而當核心變成B元素後,B元素合成做C元素要2度,核融合就會停止,核星就會重力塌陷。

根據維里定理 Virial Theorem,簡單黎講就係:

(U,Potential Energy下降),(K,Kinetic Energy上升)。
所以當恆星既恆心塌陷,核心溫度就會上升
而因為能量大致守恆既關係,恆星外圍就會膨脹,溫度就會下降。

核心溫度提升後,恆星就會繼續進行核融合(B變成C),令到收縮停止。
然後溫度不足以支持下一個反應(C變成D)時,恆星核心就會再度收縮。不斷重複。


過程中做出黎既元素會越來越重,而越重既元素就會越接近核心,作用時間亦愈短,形成紅巨星中洋蔥型既結構。
俾數字大家睇下,Hydrogen合成Helium,大約可以燒1千萬年
而Silicon合成為Iron,大約只會燒14日



白矮星



然而,當核心合成為 鐵之後,因為鐵既 结合能係所有元素中最高,核融合唔能夠再提供能量,以製造出向外既壓力,恆星就會高速收縮。

因為高速收縮,核心中物質既密度 Density(重量除以體積) 就會變得極高。
原本核心中普通既物質就會變成 簡併態Degenerate

普通物質既物理特性只需要考慮古典力學,而Degenerate既就要考慮量子力學
例如話原來普通氣體既壓力只反比體積,而Degenerate就係壓力反比於體積既5/2次方


咁呢個情況下,核心中簡併態既電子自身既壓力,就足以抵抗恆星自身既重力。我地會稱呢種恆星為白矮星 White dwarf

錢德拉塞卡極限Chandrasekhar limit 就係指由簡併態計出穩定既白矮星既最大質量Maximum Mass,數值大約係1.4個太陽咁重。

btw 當core得返iron嘅時候點解唔可以做nuclear fission去製造能量??因為個reaction本身要嘅能量多過放出黎嘅能量?
2017-12-06 15:29:17
睇完你上面既解說,
我覺得依張圖可以比其他人有個圖像理解
2017-12-06 15:32:36
strong post lm
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