DERS 22: ÖZEL GÖRELİLİK VE SÜPERNOVA

Dersin Konuları

• Özel Görelilik
• Kütlenin Artması
• Çiftlik Paradoksu (Twin Paradox)
• Büyük Kütleli Yıldızların Büzülmesi
• Süpernova
• Türleri
• Süpernova Artıkları

Kütlenin Artması

• Küzle, hız arttıkça artar.
• m_o = durgun kütle, m = gözlenen kütle ise
• v = c olduğunda kütle sonsuz olur !!!

Enerji ve Kütle

• Einstein'in formülü
• E = mc²
• şimdi aşağıdaki gibi yazılabilir

Çiftlik Paradoksu

• Bir İkiz kardeşden birisi uzun bir süreliğine Dünyadan çok yüksek bir hızla yolculuğa çıksın,
• Yolculuğa çıkan kardeş Dünya'ya geri döndüğünde kendini kardeşinden çok daha genç olduğunu görecektir!
• Nasıl?
• İkizlerin ikiside birbirlerinin saatlerinin yavaşladığını düşüneceklerdir, bu durumda neler olmuştur?

Roketten Bakıldığında

• İkizlerden birinin bir roket ile 25 ışıkyılı uzaklıktaki bir yıldıza 0.99c hızıyla yolculuk ettiğini düşünelim.
• Bu kişi görelilik yasalarına göre mesafenin kısaldığını görecektir:

 

 



• Bu kişi yıldıza ulaşma ve geri dönme süresini 2 x (3.53 Iy / 0.99) = 7.13 yıl olarak hesaplayacaktır.

Dünya'dan Bakıldığında

• 2 x 25 Iy / 0.99 = 50.51 yıl
• Böylece bu kişinin yaşının 50.51 yıl olması durumunda diğer kardeşinin yaşının sadece 7.13 yıl olduğu görülecektir!!!

Işıktan Daha Hızlı?

• Normal olan hiçbir madde ışıktan daha hızlı hareket edemez!
• Takyonlar -
• Işık hızındanherzaman daha hızlı hareket eden Teorikparçacıklardır
• Özel Görelilik buna izin vermektedir (Allowed in Special Relativity)
• Time travel paradoxes - we'll discuss later.

Süpernova!

• Büyük kütleli yıldızlar hayatlarının sonunda şiddetli bir şekilde patlarlar.

Çekirdek Çökmesi

• M_core > birkaç M_güneş için meydana gelir.
• Kırmızı Dev evresi sırasında çekirdekte demir üretimi gerçekleşir.
• Demirin yakılamaması nedeniyle çekirdek kısmı çöker.
• Bu durumda sıcaklık milyarlarca dereceye yükselir.
• Eğer demir çekirdek çok yoğun bir hal alırsa bu durumda elektronlar çok yüksek enerjilere ulaşarak atomik çekirdeğin içine girmeye çalışır. (If the iron core becomes too dense, the electrons attain high enough energy to penetrate atomic nuclei.)
• Proton ve elektronlar birlikte "Nötron Drip" adı verilen süreçle nötron ve nötrinoları oluştururlar. ( Proton and electrons combine into neutron and neutrinos in a process called the "Neutron Drip".)

 

 



• Elektronlar kaybolurlar ("Disappearance" of the electrons)

=> elaktron dejenarosyon basıncı artık bulunmaz
• Çekirdek şiddetli bir biçimde çöker (büzülür).
• Nötrinolar kaçarak enerjiyi dışarıya taşırlar.
• Nötronlar merkeze doğru ~0.1-0.2 c hızlarına ulaşarak düşerler.
• Bu çökme ~1 saniyeden biraz daha fazla zamanda gerçekleşir.
• Pauli Prensibi nötronlar için etkin olmaya başlar
• => düşen madde o anda durur

Nötrinoların bazıları bilardo topu gibi dışarıya doğru dağılırlar.

Bu hareket sırasında beraberinde madde taşıyarak muhteşem bir patlamayı gerçekleştiriler.

Bir Süpernova Doğmuştur

• Çok kısa bir zaman içerisinde çok büyük miktarda enerji salınmıştır.
• Yıldız çok hızlı bir şekilde parlaklığını artıracaktır.
• Bir süpernova sırasında bir yıldızın parlaklığı bir glaksinin parlaklığının tümüne ulaşabilmektedir.

Geriye Ne Kalır?

• Çekirdek son derece yoğun bir cisim haline gelir. Ayrıca:
• Nötron Yıldızı: M_çekirdek < birkaç M_güneş
• Kara Delik: M_çekirdek > birkaç M_güneş
• Yıldızın geriye kalan kısmı uzaya atılarak bir Süpernova Artığı haline gelir.

Some SNR slides

(Buraya aşağıdaki imajların linkleri bulunacak!!!)

• Nova in NGC 5457
• SN1987A ring
• SN1987A - offset rings?!
• Crab SNR - radio image
• Tycho's SNR - radio image
• Cass A SNR - radio image
• Vela SNR - optical image

• Tip I: Bileşeninden Beyaz Cüce üzerine madde akıtarak bu bileşenin kütlesinin çok artmasına neden olabilir => catastrophic collapse.