¿Por qué la materia permanece colapsada en el núcleo, después de una explosión de supernova?

Después de una explosión de supernova, una estrella puede convertirse en una enana blanca, una estrella de neutrones, un agujero negro, o simplemente un polvo estelar y restos de gas.

Excluyendo el último caso, ¿por qué y cómo la materia central de la estrella permanece colapsada, después de tal evento donde la materia estalla y se dispersa en el espacio?

Para "hacer explotar algo" necesita liberar más energía que su energía de unión y tener una forma de atrapar esa energía para que no pueda escapar de otra manera.

En el centro de un colapso del núcleo, las supernovas tienen un radio de 10 km, bola de (casi) neutrones. Su energía de unión gravitacional es J.$1.4 M_{\odot}$$\sim GM^2/R = 5\times 10^{46}$

Esta es casi exactamente la cantidad de energía liberada por el colapso del núcleo de un tamaño mucho mayor (es decir, la energía de la supernova es gravitacional para empezar) y dado que parte de esa energía se disocia en los núcleos de hierro y forma neutrones (ambos endotérmicos procesos) y la mayoría del resto se escapa en forma de neutrinos, entonces no puede haber suficiente energía para desatar el núcleo. Solo una pequeña fracción (1%) de esta energía se transfiere a la envoltura de la estrella original, que ya que tiene un radio mucho mayor (al menos 5 órdenes de magnitud), es suficiente para superar su energía de unión gravitacional y hacerla explotar. en el espacio.

El caso de una supernova de tipo Ia (una enana blanca en explosión) es bastante diferente. Aquí la fuente de energía no es el colapso gravitacional, sino una detonación termonuclear de todo el carbono y el oxígeno que forman la enana blanca, para formar elementos de pico de hierro. Este proceso exotérmico libera rápidamente suficiente energía para desenlazar la estrella original (por ejemplo, ver aquí ) y se destruye por completo.

Lo que falta en las explicaciones anteriores es lo que realmente está sucediendo que causa cualquier tipo de explosión.

Voy a robar de xkcd para ayudar con esto:

https://what-if.xkcd.com/73/

Y aquí hay un artículo del Instituto Max Planck que habla en profundidad sobre la naturaleza del aspecto neutrino:

https://www.mpg.de/11368641/neutrinos-supernovae

Finalmente, cuando la estrella está en sus momentos de muerte, comienza a emitir neutrinos. Muchos neutrinos ... con mucha energía. Ahora, estoy seguro de que estás pensando "qué haría eso ... no pesan mucho de nada". Pero esto es literalmente como estar enterrado en un estadio de fútbol con hormigas ... hay tantos neutrinos que acumulan tanta energía que literalmente hacen que la materia exterior de la estrella sea expulsada hacia afuera con energía lo suficientemente grande como para alejarla de la gravedad. bien del resto del asunto.

Ah ... pero ¿cómo queda algo? Debido a que cerca del centro, el pozo de gravedad es más profundo, y también cerca del centro, cualquier partícula (núcleo / neutrón) está siendo bombardeada casi por igual en todas las direcciones por los neutrinos ... por lo que el impulso total se cancela efectivamente a cero. Parte de la materia se mueve un poco ... pero vuelve a caer en el pozo de gravedad muy profundo.

Estoy seguro de que sería un espectáculo para la vista ... por ese breve momento antes de que fueras vaporizado por los neutrinos (y toda la otra energía) al menos.

Encontró la respuesta en el sitio de la NASA

¡El colapso ocurre tan rápido que crea enormes ondas de choque que hacen que explote la parte exterior de la estrella!

Esto significa que el núcleo sobrevive a la explosión de alguna manera

Después de una explosión de supernova, el evento podría dejar un objeto compacto como una estrella de neutrones o un agujero negro. El objeto todavía puede acumular materiales tales como la acumulación de retroceso o su estrella compañera. Si el objeto es una estrella de neutrones, podría colapsar aún más en un agujero negro.

Tenga en cuenta que las estrellas masivas en el rango de masa solar de 50-150 pueden explotar en un extremo de supernova sin dejar ningún núcleo, debido a una cosa llamada "inestabilidad de pares".

En una estrella, hay dos fuerzas opuestas que generalmente se equilibran entre sí. La gravedad es una fuerza que induce el colapso, mientras que la presión de radiación de las reacciones de fusión en el interior resiste la tendencia al colapso. Pequeñas estrellas parecidas al sol, cuando hayan usado la mayor parte de su combustible de hidrógeno, comenzarán a "quemar" helio y se convertirán en gigantes rojas. Cuando se agote el helio, se hincharán de sus capas externas en una nova y colapsarán para formar una enana blanca del tamaño de la Tierra. Estas enanas blancas son increíblemente densas y pesadas, porque la mayor parte de la masa de la estrella original se ha comprimido en un volumen relativamente pequeño. El colapso adicional es resistido por una fuerza llamada presión de degeneración de electrones.

Las estrellas mucho más grandes que el sol fusionarán elementos más allá del helio, acumulando capas de elementos sucesivamente más pesados ​​hasta que lleguen al hierro. La fusión de elementos más allá del hierro requiere un aporte de energía en lugar de producir ninguno, y los fuegos nucleares se apagan, por lo que se ven privados de la presión de radiación de las capas externas del colapso de la estrella, produciendo una explosión de supernova. La presión de degeneración electrónica no es suficiente para prevenir un colapso más drástico que el que ocurre con estrellas mucho más pequeñas. De acuerdo con la masa de la estrella en colapso, esto dará como resultado la formación de una estrella de neutrones, que es como un núcleo atómico gigantesco de increíble densidad de aproximadamente 6 millas de diámetro, pero que contiene una masa equivalente a varios de nuestros soles, o colapsará aún más para formar una singularidad de agujero negro en la cual la materia entra en un estado que la ciencia no comprende completamente. Nuestro sol, por cierto, tiene 860,000 millas de diámetro.