Astronet > 1.3 Zahvat neitrino i ostanovka kollapsa

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Evolyucionnaya astrofizika

<< 1.2 Neitronizaciya veshestva i 2 Vspyshki sverhnovyh. >>

1.3 Zahvat neitrino i ostanovka kollapsa

Na nachal'nyh stadiyah kollapsa neitrino svobodno vyhodyat iz yadra (ne termalizovany), no po mere narastaniya plotnosti stanovyatsya vazhny processy uprugogo rasseyaniya neitrino na svobodnyh nuklonah, na yadrah tyazhelyh atomov i na elektronah, idushie po kanalu slabogo vzaimodeistviya cherez neitral'nye (t.e. posredstvom Z-bozonov - rasseyanie na nuklonah i elektronah) ili zaryazhennye (posredstvom W^+/- bozonov - pogloshenie nuklonami i rasseyanie na elektronah) toki. Dlya neitrino nizkih energii $E_\nu\ll m_nc^2$ polnoe sechenie rasseyaniya neitrino na svobodnyh nuklonah

$\begin{displaymath} \sigma_n\approx \frac{1}{4}\sigma_0\left(\frac{E_\nu}{m_ec^2}\right)^2 \end{displaymath}$

(3)

gde $\sigma_0=1.76\times 10^{-44}$ sm² - fundamental'noe sechenie v teorii slabyh vzaimodeistvii. Dlya kogerentnogo rasseyaniya na yadrah tyazhelyh atomov v sechenii poyavlyaetsya mnozhitel' poryadka A², A - atomnyi ves. Reakcii uprugogo rasseyaniya neitrino (t.e. bez izmeneniya energii neitrino) uvelichivayut neprozrachnost' dlya neitrino bez zametnogo izmeneniya intensivnosti neitrinnogo izlucheniya (analogichno Tomsonovskomu rasseyaniyu na svobodnyh elektronah).

V otlichie ot uprugogo rasseyaniya na nuklonah, rasseyanie goryachih neitrino na vyrozhdennyh elektronah iz-za maloi massy poslednih ( $E_\nu\gg m_ec^2$ ) nosit neuprugii harakter, t.k. energiya neitrino v kazhdom akte rasseyaniya umen'shaetsya primerno vdvoe (zametim, chto vyrozhdennyi elektron s $E_e<{\cal E}_F$ voobshe ne mozhet teryat' energiyu). Eto sposobstvuet termalizacii neitrino i privedeniya ih v lokal'noe ravnovesie s veshestvom zvezdy, kogda neitrino iz-za bol'shoi opticheskoi tolshi "zaperty" vnutri yadra zvezdy. Zahvat neitrino effektiven pri plotnostyah poryadka 3 x 10¹¹ g/sm³. Ravnovesnaya temperatura zahvachennyh pri kollapse neitrino okazyvaetsya okolo 10 MeV.

Kollaps yadra ostanavlivaetsya pri plotnostyah poryadka yadernoi plotnosti $\rho_{nuc}=2.8\times 10^{14}$ g/sm³, pri kotoryh sushestvennymi stanovyatsya effekty vyrozhdeniya neitronov i szhimaemost' veshestva opyat' sposobna protivostoyat' deistviyu sil tyagoteniya. Dlya massy Solnca radius odnorodnoi konfiguracii (neitronnoi zvezdy) s plotnost'yu, ravnoi yadernoi okolo 12 km. Reakciei svobodno padayushih vneshnih sloev zvezdy na rezko uvelichivshuyusya uprugost' kollapsiruyushego yadra yavlyaetsya "otskok" vneshnih sloev, kotoryi, kak predstavlyaetsya, i yavlyaetsya prichinoi sbrosa obolochki i nablyudaemogo effekta sverhnovoi zvezdy (sm. nizhe).

V rezul'tate zahvata neitrino neitrinnaya svetimost' rezko padaet. Esli by zahvat neitrino otsutstvoval, vsya energiya svyazi kollapsiruyushego yadra izluchalas' v vide neitrino za harakternoe vremya kollapsa $t_{coll}\sim 1/\sqrt{G\rho}\sim 4\times 10^{-3}\rho_{12}^{-1/2}$ c:

$\begin{displaymath} L_{nu, max}\sim \left(\frac{ GM^2/R_{nuc}}{t_{coll}}\right)\sim 10^{57}\;\hbox{erg/s} \end{displaymath}$

Odnako zahvat neitrino sushestvenno izmenyaet situaciyu. Deistvitel'no, pri uprugom rasseyanii traektoriya neitrino predstavlyaet soboi lomanuyu liniyu (sluchainye bluzhdaniya, kak pri Brounovskom dvizhenii chasticy) i dvizhenie nosit diffuzionnyi harakter. V opticheski tolstoi srede neitrino rasseivaetsya do teh por, poka libo ne ispytaet neuprugoe rasseyanie na elektrone, libo ne poglotitsya nuklonom. Effektivnaya dlina svobodnogo probega uzhe otnyud' ne ravna $\lambda_{coh}=1/n\sigma_n$ (n- koncentraciya rasseivayushih chastic). Vremya diffuzii neitrino do vyhoda iz takoi sredy

$\begin{displaymath} t_{dif}\sim \left(\frac{\lambda_{coh}}{c}\right)N_{scat} \end{displaymath}$

(4)

gde N_scat - chislo aktov rasseyaniya. Pokazhite v kachestve uprazhneniya, chto $N_{scat}=(L/\lambda_{coh})^2=\tau^2$ (L - harakternyi razmer sistemy, $\tau=n\sigma_n L$ - opticheskaya tolshina) ¹. Podstaviv chislennye znacheniya, nahodim dlya kollapsiruyushego yadra $t_{dif}\sim 0.08 \rho_{12}$ c i

$\begin{displaymath} L_{nu,coll}\sim \left(\frac{GM^2/R_{nuc}}{t_{dif}}\right)\sim 10^{52}\;\hbox{erg/s} \end{displaymath}$

(5)

chto horosho soglasuetsya s detal'nymi gidrodinamicheskimi raschetami kollapsa s uchetom perenosa neitrino (D.K.Nadezhin, D.Arnett i dr.). Opticheski tolstaya neitrinnaya obolochka, uderzhivaemaya goryachei neitronnoi zvezdoi, poluchila nazvanie neitrinosfery. Neitrinnyi impul's dlitel'nost'yu okolo 10 s byl zaregistrirovan ot sverhnovoi 1987A v Bol'shom Magellanovom Oblake na neskol'kih neitrinnyh observatoriyah (Monblan, Kamiokande, IMB, Baksan), v horoshem soglasii s teoreticheskimi raschetami kollapsa yadra massivnoi zvezdy.

<< 1.2 Neitronizaciya veshestva i 2 Vspyshki sverhnovyh. >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: astrofizika - Evolyuciya zvezd - kvazary - Kosmologiya Publikacii so slovami: astrofizika - Evolyuciya zvezd - kvazary - Kosmologiya
Sm. takzhe: Pererabotka veshestva v Kassiopee A Kvazar v rannei Vselennoi Razlozhenie dalekogo sveta Formirovanie galaktik v magnitnoi Vselennoi NGC 7789: Roza Karoliny Chetyre izobrazheniya kvazara vokrug galaktiki-linzy "Effekty" Zel'dovicha, zapechatlennye na nashem nebe Vse publikacii na tu zhe temu >>

Mneniya chitatelei [4]

Versiya dlya pechati

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce