Chii chinorehwa nefizikisi yenyukireya?
Astrophysics yenyukireya ibazi resainzi rinoongorora maitiro enyukireya anoitika muchadenga uye kuti anoumba sei, anoshandura sei, uye anoparadzira sei zvinhu zvemuchadenga. Kunyange zvazvo astrophysics ichiwanzobata nezvinhu zvemuchadenga—zvakadai senyeredzi, mapuraneti, nebulae, uye magiraksi—astrophysics yenyukireya inoratidza "michina" inoshanda mukati mayo: maitiro enyukireya, kuora kwemwaranzi, uye kudyidzana kwezvimedu zvine simba guru kunosarudza kushanduka kwenyeredzi uye kwakabva zvinhu zvemakemikari.
Muhupenyu hwezuva nezuva, tinoziva nucleus yeatomu senzvimbo yepakati peatomu, inoumbwa nemapurotoni nemanyuturoni. Muchadenga, manyuturoni aya haangogari ipapo chete; anoita zvinoenderana nemamiriro ezvinhu ane tembiricha yakanyanya uye kumanikidzwa. Semuenzaniso, pakati penyeredzi, tembiricha inosvika mamiriyoni kusvika kumabhiriyoni emadhigirii. Mamiriro aya anobvumira manyuturoni eatomu kuroverana uye kupinda mukubatana kwenyukireya, zvichibatanidza manyuturoni akareruka kuita manyuturoni akareruka ukuwo achiburitsa simba. Simba iri ndiro rinoita kuti nyeredzi dzipenye uye ndiyo "fekitori" huru yekuumbwa kwezvinhu muchadenga.
Sei nyeredzi dzenyukireya dzichikosha?
Astrophysics yenyukireya inopindura mibvunzo mikuru yesainzi. Chekutanga: zvinhu zvemakemikari zvinobva kupi? Zvinhu zvakaita sekabhoni iri mumiviri yedu, okisijeni yatinofema, uye kunyange goridhe riri muzvishongo hazvingoonekwi chete kubva mumhepo. Zvinogadzirwa kuburikidza nezviitiko zvakasiyana-siyana zvenyukireya munyeredzi nezviitiko zvemuchadenga, zvobva zvapararira munzvimbo dzenyeredzi kuburikidza nemhepo dzenyeredzi kana kuputika kwesupernova. Chechipiri: Nyeredzi dzinorarama sei uye dzinofa sei? Kutenderera kwehupenyu hwenyeredzi kunonyanya kutsanangurwa ne "fuel" yenyukireya inowanikwa mukati mayo uye kuti ndeapi maitiro anotonga padanho rakatarwa. Chechitatu: tinoedza sei mitemo yefizikisi pasi pemamiriro ezvinhu akaipisisa? Nyeredzi dzakadai seneutron dzine density yakanyanya, zvichiita kuti dzive marabhoritari echisikigo ekuyedza dzidziso dzezvinhu pa density yakanyanya.
Pfungwa huru: kubatanidzwa, kuora, uye kubatwa kwezvikamu
Astrophysics yenyukireya inotanga kubva mumatanho matatu makuru.
1. Kusanganiswa kwenyukireya: kubatanidzwa kwemanuclei akareruka kuita manuclei akareruka. Muenzaniso unozivikanwa zvikuru kushandurwa kwehydrogen kuita helium munyeredzi dzakadai seZuva. Kusanganiswa kunoburitsa simba nekuti huwandu hwese hwezvigadzirwa hwakaderera zvishoma pane huremu hwema reactants; musiyano uyu wehukuru unoshandurwa kuita simba zvichienderana ne equation \(E = mc^2\).
2. Kuora kwemwaranzi: manyuchi asina kugadzikana anoshanduka kuita mamwe manyuchi nekuburitsa zvidimbu kana mwaranzi. Kuora uku kwakakosha mumamiriro akasiyana-siyana, akadai sekushanda senzvimbo yekupisa mukati mezvimwe zvinhu zvekudenga uye se "wachi" yemuchadenga mukuona zera.
3. Kubatwa kwezvikamu: semuenzaniso, kubatwa kwemanyuturoni kana mapurotoni nenucleus. Maitiro aya akakosha pakuumbwa kwezvinhu zvinorema, kunyanya kana manyuturoni akawanda uye achiwanikwa kwenguva pfupi.
Maitiro matatu aya anoitika pahuwandu hunokonzerwa nekupisa, kuwanda kwezvinhu, kuumbwa kwezvinhu, uye mukana wekuita. Apa ndipo panonyanya kukosha ruzivo rwefizikisi yenyukireya—senge zvikamu zvekuchinjana kwezviitiko uye hafu yehupenyu hwezvinhu.
Astrophysics yenyukireya iri mukati menyeredzi: kubva pakupisa kwehydrogen kusvika kusimbi
Nyeredzi dzinowana simba kubva mukuita kweketani yezviitiko zvenyukireya zvinowanzonzi danho re "kupisa", kunyange zvazvo richisiyana nekupisa kwemakemikari. Kurongeka kwezvikamu izvi kunoenderana nehuremu hwenyeredzi.
– Kupisa kwehydrogen: Munyeredzi dzakadai seZuva, hydrogen inobatana kuti igadzire helium kuburikidza neproton-proton chain. Munyeredzi dzakakura uye dzinopisa, kutenderera kweCNO (carbon-nitrogen-oxygen) ndiko kunotonga; zvinhu C, N, uye O zvinoshanda sema catalysts.
– Kupisa helium: Sezvo hydrogen iri mukati memoyo inoderera, mukati memoyo inodzikira uye inopisa, zvichiita kuti helium ibatane kuburikidza nemaitiro e triple-alpha kuti igadzire kabhoni. Kubva pane izvi, zvinhu zvakaita se oxygen zvinogonawo kuumbwa.
– Matanho epamusoro munyeredzi hombe: Nyeredzi hombe dzinogona kuramba dzichibatanidza zvinhu zvinorema: kabhoni, neon, okisijeni, uye kunyange silicon. Matanho aya anogadzira macores anorema zvakanyanya, pakupedzisira kusvika pasimbi.
Sei simbi ichiwanzonzi muganho? Nekuti kusanganiswa kwemanuclei kunorema kupfuura simbi hakuchabudisi simba, asi kunoda simba racho. Nekuda kweizvozvo, kana pakati penyeredzi hombe pakazara nezvinhu zvakaita sesimbi, "injini" yesimba rekubatanidza inorega kushanda. Panguva ino, nyeredzi hombe yava pedyo nekudonha kwesimba regiravhiti, izvo zvinogona kukonzera supernova.
Supernovas uye kuberekwa kwezvinhu zvinorema
Zviitiko zveSupernova chiitiko chikuru mu nyukireya astrophysics. Kana pakati penyeredzi hombe paparara, kuputika kukuru kunoitika. Mumamiriro ezvinhu akadai akaipisisa, kuputika kweneutron kune simba kunoitika, zvichibvumira zvinhu zvinorema kupfuura simbi kuti zviumbwe kuburikidza nekubata neutron.
Mukutaura kwakadzama, kune nzira mbiri dzekuumbwa kwezvinhu zvinorema:
– Kubatwa kwe-s (kubatwa kweneutron zvishoma nezvishoma): Kubatwa kweneutron kunoitika zvishoma nezvishoma kupfuura kuora kwe-beta. Maitiro aya anowanzoitika munyeredzi tsvuku huru (semuenzaniso, nyeredzi dziri muchikamu cheAGB) uye anogadzira zvimwe zvinhu zvakaita sestrontium, barium, uye lead.
– Kubatwa kwe-r (kukurumidza kwe-neutron): Kubatwa kwe-neutron kunoitika nekukurumidza kupfuura kuora kwe-beta. Kubatwa uku kunoda nzvimbo ine ma-neutron akawanda. Kuwedzera kune supernovae, kubatanidzwa kwenyeredzi dze-neutron ikozvino kwave kuzivikanwa senzvimbo huru ye-r-process, zvichigadzira zvinhu zvakaita segoridhe, platinum, nezvimwe zvinhu zvinorema.
Kuwanikwa kwemafungu egiravhiti kubva pakubatanidzwa kwenyeredzi dzeneutron uye kuonekwa kwekilonovae kunosimbisa pfungwa yekuti zvinhu zvinorema zvinogona "kuburitswa" muzviitiko zvakadaro. Izvi zvinoratidza kuti astrophysics yenyukireya inobatanidza sei dzidziso, kuongorora, uye kuyedza mune imwe nyaya yemuchadenga.
Basa renyeredzi dzema neutron, mwaranzi yemuchadenga, uye ma neutrino
Kunze kwenyeredzi dzakajairika, zvinhu zvakanyanya senyeredzi dzemanyutron zvinhu zvakakoshawo. Nyeredzi dzemanyutron dzakasimba kwazvo dzakasara dze supernova; chipunu chimwe chete chezvinhu zvavo chinogona kurema mabhiriyoni ematani. Ikoko, kudyidzana kwenyukireya kunosanganisira mamiriro ezvinhu akaoma kutevedzera murabhoritari. Nyukireya yenyeredzi inodzidzawo maitiro ari muganda renyeredzi dzemanyutron, akadai seaya anoitika kana zvinhu zvinobva kune imwe nyeredzi zvikawira mukati (kuunganidzwa), zvichikonzera kuputika kweX-ray.
Panguva iyi, mwaranzi yemuchadenga—zvimedu zvine simba guru zvinofamba muchadenga—zvinogona kuroverana nemhepo dzepasi kana zvinhu zviri pakati penyeredzi zvokonzera kupararira kwemasero, zvichipwanya nuclei kuita zvinhu zvakareruka zvakaita se lithium, beryllium, uye boron. Izvi zvinotsanangura kuti nei zvimwe zvinhu zvakareruka zvisingawanzoitiki mukubatana kwenyeredzi asi zvichiitikawo mune zvakasikwa.
Neutrinos dzakakoshawo zvikuru. Zvidimbu izvi hazviwanzo shanda pamwe chete nezvinhu, asi zvinogadzirwa zvakawanda mumoyo yenyeredzi uye kunyanya panguva ye supernovae. Kuonekwa kwema neutrinos kubva ku supernovae (senge SN 1987A) kunopa humbowo hwakananga hwemaitiro enyukireya uye simba renyukireya risingaonekwe nechiedza chega.
Masayendisiti vanoiongorora sei?
Fizikisi yenyukireya inyanzvi yezvidzidzo zvakasiyana-siyana. Nzira dzayo dzinosanganisira:
1. Kuongororwa kwenyeredzi: Spectroscopy inoshandiswa kuona zvinhu zviri munyeredzi nepakati pemaburi kuburikidza nemitsetse yespectral. Kuwanda kwezvinhu izvi kunopa ruzivo rwekuti chii chiri kuitika munyukireya.
2. Kuedza kwefizikisi yenyukireya: Murabhoritari, masayendisiti anoyera chikamu chemaitiro pamasimba ane chekuita nemamiriro enyeredzi. Dambudziko nderekuti maitiro munyeredzi anowanzoitika pamasimba mashoma ane mikana mishoma, saka kuedza kunoda michina yekuongorora ine hungwaru uye nzvimbo dzakanyatsogadzirwa.
3. Kutevedzera makombiyuta: Nekuti maitiro mazhinji anoitika mumamiriro ezvinhu akaomarara uye anosanganisira network huru dzekuita, mamodheru enhamba anoshandiswa kutevedzera kushanduka-shanduka kwenyeredzi, supernovae, uye kugadzirwa kwezvinhu.
4. Zvikamu zvenyeredzi: Kuonekwa kwema neutrinos, gamma mwaranzi, uye mafungu egiravhiti zvinotsigira ruzivo rwunobva kuchiedza chinoonekwa, zvichiumba nguva ye "nyanzvi yenyeredzi ine vanhu vakawanda".
Mhedziso
Astrophysics yenyukireya idzidzo yekuti mashandiro enyukireya anotsigira sei nyeredzi, anokonzera zviitiko zvepasi rose zvine njodzi, uye anoumba zvinhu zvemakemikari zvinoumba nyika yakatipoteredza. Kubva pakusanganiswa kwehydrogen muZuva kusvika pakuputika kwesupernova uye kubatanidzwa kwenyeredzi dzeneutron zvinogadzira zvinhu zvinorema, zvese zviri chikamu chenyaya imwe chete: muchadenga makashanduka kuburikidza nemaitiro enyukireya. Kunzwisisa astrophysics yenyukireya zvinoreva kunzwisisa mavambo enyaya, nhoroondo yenyeredzi, uye mashandiro makuru anoita kuti cosmos ive sezvairi nhasi.
Kana muchida, ndinogona kugadzira chinyorwa chino chinozivikanwa zvikuru (mutauro wakareruka) kana kuti chinyorwa chedzidzo yepamusoro (nemafomula, mienzaniso yemaitiro, uye mareferensi kune pfungwa dzakadai seproton-proton chain, triple-alpha, uye maitiro e s/r zvakadzama).
