Varför exploderar en supernova?

Jag undrar varför en supernova egentligen exploderar.

Frågan ställdes 2021-02-16.

Det finns två huvudtyper av supernovor och de exploderar på olika sätt. Jag ger här förenklade beskrivningar av huvuddragen:

Vita dvärgstjärnor i dubbelstjärnsystem exploderar som kol-syre-fusionsbomber om de uppnår den så kallade Chandrasekharmassan (omkring 1,4 gånger solens massa) genom att smälta samman med eller genom att samla på sig materia från sin dubbelstjärnepartner. Det liknar vad som sker i en vätebomb fast det är främst kol och syre som ”fusionerar” till tyngre grundämnen. (Det mesta av till exempel järnet här på jorden och i universum tros ha uppkommit i sådana explosioner.) Sådana supernovor observeras ofta i avlägsna galaxer och ibland i vår egen. Dessa är de ljusstarkaste supernovor vi observerar.

Riktigt massiva stjärnor, med mer än omkring 10 gånger solens massa, kan explodera när de byggt upp en oerhört tät kärna av grundämnen kring nickel och järn i det periodiska systemet och kärnan når en gräns. Trycket blir då så stort att den degenererade gasen inte kan motverka det utan kärnan börjar kollapsa och falla inåt. Då pressas atomkärnorna där inne ihop och slås sönder medan elektronerna förenar sig med protonerna och skapar en enda stor atomkärna av bara neutroner. Då tar kollapsen stopp och skickar en chockvåg tillbaks ut genom resten av stjärnan som börjat falla inåt. Skapandet av alla dessa neutroner ger också en enorm puls av så kallade neutriner (små svagt växelverkande partiklar) som hjälper chockvågen med att knuffa ut stjärnans yttre i rymden med oerhörda hastigheter. Detta observeras ofta i avlägsna galaxer (och sällan i vår egen). Dessa supernovor har till exempel skapat det mesta av det syre som finns på jorden och i universum.

Det kan också vara så att vissa av dessa inte alls exploderar utan att hela stjärnan kollapsar till ett svart hål och bara tycks försvinna från himlen. Det finns projekt där man söker efter sådana (alltså katalogiserade stjärnor som försvunnit när man vill observera dem igen).

Det kan också finnas andra typer av supernovor men vi vet inte säkert om vi identifierat några sådana.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.