Las estrellas “funcionan” fusionando elementos más ligeros en elementos más pesados utilizando la fuerza de la gravedad para comprimir y calentar los átomos hasta la fusión. Si calienta los átomos lo suficiente como para disociar los electrones de los átomos y comprime los núcleos lo suficiente como para superar la repulsión protón-protón entre ellos, puede acercarlos lo suficiente como para experimentar la alegría de la fuerza “fuerte” que los unirá en un núcleo de elemento más pesado (el proceso de fusión) y el resultado es que la fusión libera energía ( pero solo para elementos más livianos que el hierro). Esta energía mantiene el núcleo de fusión de la estrella lo suficientemente caliente como para mantener los núcleos desnudos (disociados de los electrones) y energéticos, y la gravedad de la estrella proporciona la compresión para fusionarlos en elementos más pesados, que creemos que se acumula en una estructura de caparazón similar a la cebolla, con elementos más pesados. en el centro.
Hasta que llegues al hierro. Es posible fusionar hierro en elementos más pesados, pero para la fusión de hierro se consume energía, por lo que para una estrella en la categoría de masa de la referencia de Greene, el núcleo de la estrella se convierte en un esferoide de hierro o níquel de hierro que no experimenta fusión, mientras que la fusión continúa en Las capas externas más claras del núcleo todavía se componen de elementos más ligeros. Sin embargo, a medida que estas capas de núcleo externo continúan fusionándose, siguen creando hierro, que se hunde hasta el núcleo de hierro, haciéndolo más masivo, más denso y más caliente.
Paradójicamente, estas altas temperaturas y altas presiones permiten dos nuevas vías de reacciones nucleares que también consumen energía : fotodisintegración y neutronación. Estos dos procesos trabajarán juntos para colapsar el núcleo de hierro en algo mucho más pequeño.
La fotodisintegración es cuando los fotones resultantes de la fusión tienen suficiente energía para desintegrar núcleos más pesados (básicamente “deshacer” la nucleosíntesis de la fusión anterior) en protones, neutrones y electrones. Sin embargo, ahora la presión y la temperatura son lo suficientemente altas como para recombinar electrones y protones en neutrones a gran escala. Entonces, en lugar de que el núcleo de hierro esté compuesto por distintos núcleos de hierro a alta densidad, las mismas partículas fundamentales (protones y neutrones) del núcleo de hierro se “recomponen” en neutrones (neutronación). Este es el núcleo (perdona el juego de palabras) del proceso. Debido a que los neutrones son eléctricamente neutros, no experimentan repulsión de carga como lo hacen los protones (como en los núcleos de hierro “normal” (aunque de alta densidad) que contienen protones), lo que significa que puede empaquetar una masa equivalente de neutrones puros juntos mucho más de cerca que los núcleos “regulares” (en términos de relación protón-neutrón). Esto significa que una vez que convierte el núcleo de núcleos de hierro en un núcleo de materia de neutrones, su tamaño disminuirá enormemente (de un radio de ~ 6000 km a ~ 50 km) y su densidad aumentará en un factor de un millón.
Esto sucede muy rápido, en un segundo o menos. Entonces, el núcleo de la estrella se ha reducido a una pequeña fracción de su volumen anterior en un objeto que es muy denso y, por lo tanto, muy rígido. Ahora las capas externas de la estrella experimentan un gran tirón hacia adentro y caen hacia el interior del nuevo núcleo de materia de neutrones a aproximadamente un cuarto de la velocidad de la luz .
Entonces, básicamente, un cambio de fase en la materia del núcleo de la estrella da como resultado un gran vacío, alta gravedad y un objeto muy pequeño y muy denso, convirtiendo efectivamente un poco de la energía de unión de los nucleones centrales en una gran cantidad de energía cinética de la caída. capas exteriores. Pero recuerde que el nuevo núcleo es súper denso, literalmente un millón de veces más denso que cualquier otra forma de materia presente en la estrella. Todas las capas descendentes de la estrella (que están cayendo a un cuarto de la velocidad de la luz) rebotarán en el núcleo de materia de neutrones como una pelota de tenis de un tanque en lo que se llama el “rebote central”.
Entonces, la energía para esta parte de la explosión es esencialmente la energía potencial de las capas externas de la estrella, ya que se mantienen a una altitud estable por encima del centro del núcleo, según lo determinado por el espacio más cercano de materia disponible para sus átomos y núcleos. Mientras la materia central esté estructurada en núcleos “normales”, este espacio es bastante grande (¿recuerda todas las veces que escuchó que un átomo tiene un espacio vacío del 99%?). Sin embargo, una vez que el material del núcleo de la estrella se “refactoriza” en materia de neutrones, se vuelve mucho más pequeño, permitiendo que las capas externas intercambien su energía potencial gravitacional por energía cinética, apuntando hacia adentro hacia el núcleo. Esta energía cinética va directamente a una pared de ladrillos casi incompresible (el ahora núcleo de materia de neutrones) y no tiene otro lugar a donde ir, excepto directamente de regreso. Finalmente, un flujo de neutrinos loco (también derivado de la neutronación) agrega aún más energía a la explosión, acelerándola aún más y creando una explosión final de fusión en las capas que explotan hacia afuera.
