На первый взгляд звёздное небо представляется неизменным многие века

Наука и жизньНаука

Почему взрываются звёзды?

Павел Амнуэль

Вспышка сверхновой SN 2006gy в представлении художника. Иллюстрация: NASA/CXC/M. Weiss/Wikimedia Commons/PD

На первый взгляд звёздное небо представляется неизменным многие века. На самом деле это не так. Большинство звёзд — переменные. Есть такие, чей блеск меняется с определённым периодом. А есть звёзды, и их много, меняющие блеск случайным образом. К ним относятся, например, маломассивные красные карлики, на поверхности которых происходят мощные вспышки, и потому такие звёзды получили название катаклизмических переменных. Известны звёзды, яркость которых может в течение нескольких часов увеличиться в десятки тысяч раз! Очень слабая звёздочка, которую в большинстве случаев невозможно увидеть невооружённым глазом, вдруг разгорается и становится яркой, а то и одной из ярчайших на небе. Достигнув максимума блеска, звезда начинает тускнеть и несколько недель спустя опять становится такой же слабой, какой была до вспышки. Такие звёзды получили название «новые».

Немало копий в своё время поломали учёные в спорах о том, как объяснить яркие вспышки звёзд. Во второй половине XIX века немецкий астроном Вильгельм Клинкерфус предложил такую гипотезу: две звезды обращаются одна около другой по очень вытянутым орбитам. Когда расстояние между звёздами минимально, возникают мощные приливы, выбросы вещества, извержения. Вспыхивает новая звезда. Клинкерфус не ошибся, предположив, что это происходит в двойных системах, но на вопрос «Почему вспыхивают звёзды?» правильного ответа не дал.

Вспышка сверхновой в галактике М 82, произошедшая 22 января 2014 года: галактика до вспышки, внизу — во время вспышки (сверхновая обведена кружком). Фото со спутника «Свифт». Фото: NASA/Swift/P. Brown, TAMU (2)

Прошло несколько десятков лет, и астрономы обнаружили, что бывшие новые звёзды в созвездиях Северной Короны и Лебедя действительно представляют собой тесные двойные системы. Французский астрофизик Эдвард Шацман и независимо от него чешский астрофизик Зденек Копал высказали идею о том, что все новые звёзды — это двойные системы.

По современным представлениям, вещество выбрасывается с поверхности одной из звёзд, постепенно накапливается на поверхности другой звезды — скорее всего, это белый карлик с его большой и плотной атмосферой, где условия благоприятствуют быстрому горению водорода. Создаются условия для ядерных реакций синтеза — и происходит взрыв. Оболочка сбрасывается, система возвращается к прежнему состоянию. Но соседняя звезда продолжает терять вещество, и история повторяется. Чем больше водорода накапливается в атмосфере белого карлика, тем более мощной получается вспышка.

Двойная система звёзд в представлении художника.. Фото: Иллюстрация: ESO/M. Kommesser/S. E. de Mink/ Wikimedia Commons/ CC BY 4.0

Есть, однако, звёзды, как будто такие же, как новые, с одной лишь разницей — после вспышки от них не остаётся ничего! Звезда не возвращается к прежнему состоянию, она исчезает, а на её месте возникает быстро расширяющаяся туманность. Такие звёзды, если они вспыхивают недалеко от Солнечной системы (расстояние в тысячу световых лет можно считать не таким уж большим), могут быть в максимуме яркости видны даже днём. Если новые звёзды появляются довольно часто, то сверхновые — такое название получили эти явления — вспыхивают в Галактике примерно раз в сто лет. Чаще всего они остаются невидимыми, поскольку вспышка происходит очень далеко, за плотными газопылевыми облаками, поглощающими свет.

Одна из ярких сверхновых вспыхнула в созвездии Тельца в 1054 году. Звезда была видна днём, и китайские хроники того времени подробно описали удивительное явление «звезды-гостьи»: «Звезда стала видимой в пятую луну первого года периода Ши-Хо на восточном небе в созвездии Тьен-Куан. Она была видна днём, подобно Венере, направляя лучи в разные стороны. Цвет её был красно-белый… Она была видна днём двадцать три дня».

Белый карлик Сириус В (отмечен стрелкой) рядом с ярким Сириусом A. Фото телескопа «Хаббл». Иллюстрация: NASA, ESA, H. Bond (STScI), and M. Barstow (University of Leicester)

В XVIII веке французский астроном Шарль Мессье, составлявший перечень «туманных пятен», разглядел в созвездии Тельца туманность, которую внёс в свой каталог под номером 1. Формой туманность М1 напоминала краба и потому получила название «Крабовидная туманность» (см. «Наука и жизнь» № 4, 2019 г., с. 26). Значительно позднее, уже в ХХ веке, астрофизики обнаружили, что туманность быстро расширяется и образоваться она могла как раз в 1054 году. В середине прошлого века в центре Крабовидной туманности открыли радиопульсар — быстро вращающуюся нейтронную звезду (см. «Наука и жизнь» № 10, 2018 г., с. 26). Тогда картина взрыва сверхновой стала более или менее понятна, тем более что уже существовала теория эволюции звёзд.

Звезда излучает, потому что в её ядре происходят ядерные реакции синтеза, при которых выделяется огромная энергия. В немассивных звёздах типа Солнца водород превращается в гелий, а в более массивных, где центральная температура гораздо выше, гелий превращается в углерод и более тяжёлые элементы (см. статью «Почему светят звёзды?», «Наука и жизнь» № 1, 2020 г., с. 81). Но запасы «ядерного горючего» однажды заканчиваются, и жизнь звезды приходит к закономерному финалу. Падает температура, внутреннее давление больше не в состоянии противостоять силе тяжести, ядро звезды очень быстро сжимается, оболочка с огромной скоростью разлетается в пространство. Вместо бывшей звезды остаётся «огрызок» — нейтронная звезда (пульсар) или чёрная дыра. При взрыве сверхновой выделяется колоссальная энергия — в миллионы раз большая, чем при вспышке новой. В максимуме блеска сверхновая светит порой ярче, чем все звёзды Галактики, вместе взятые! Сверхновая — одно из самых грандиозных явлений во Вселенной. И это — катастрофа для звезды. Такие вспышки получили название сверхновых II типа.

Крабовидная туманность — остаток вспышки сверхновой 1054 года.

Прежде чем произойдёт взрыв, звезда проходит стадию красного гиганта или сверхгиганта (в зависимости от массы). Когда ядерные реакции в ядре звезды близки к завершению, оболочка очень сильно расширяется, температура поверхности (фотосферы) падает и возникает звезда, подобная Бетельгейзе — красному гиганту в созвездии Ориона (см. статью на с. 18). Красные гиганты и сверхгиганты — это предсмертное состояние звезды. Чем массивнее была звезда в начале эволюции, тем быстрее она проходит все стадии своей жизни, в том числе и последнюю — красного гиганта или сверхгиганта. А перед самой кончиной падает яркость, звезда начинает быстро (по астрономическим меркам, конечно) сжиматься, предвещая скорый конец и вспышку сверхновой.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Рыбий ход Рыбий ход

Как решаются экологические проблемы, создаваемые плотинами и дамбами?

Наука и жизнь
Как правильно готовиться к переговорам Как правильно готовиться к переговорам

Что делать, если деловые переговоры зашли в тупик

СНОБ
Шпионские штучки Шпионские штучки

Самые запоминающиеся гаджеты Джеймса Бонда

Популярная механика
6 неожиданных подсказок по выживанию в дикой природе, которые должен знать каждый 6 неожиданных подсказок по выживанию в дикой природе, которые должен знать каждый

Знания, которые могут спасти

Playboy
Физика с разоблачением Физика с разоблачением

Опыты и фокусы: проверяем физику через 130 лет

Наука и жизнь
Спутник помог обнаружить крупную утечку метана из Пермского бассейна Спутник помог обнаружить крупную утечку метана из Пермского бассейна

Sentinel-5 Precursor установил повышение концентрации метана

N+1
Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф

Очерк четвёртый: «Стремление к истине ценнее обладания ею»

Наука и жизнь
Деревянные многоэтажки и газоны в гаражах. Почему Европа живет в эко-будущем уже сегодня Деревянные многоэтажки и газоны в гаражах. Почему Европа живет в эко-будущем уже сегодня

Как экологические тренды развиваются в других странах и что происходит в России

Forbes
Что такое альфа-гал и с чем его (не) едят Что такое альфа-гал и с чем его (не) едят

Укус клеща — неприятное событие, которое может стать для кого-то судьбоносным

Наука и жизнь
Инженеры Apple научили Raspberry Pi распознавать события в доме по звуку Инженеры Apple научили Raspberry Pi распознавать события в доме по звуку

Американские программисты разработали алгоритм для умных колонок

N+1
На грани слышимости: нейтринные коммуникации для подводного флота На грани слышимости: нейтринные коммуникации для подводного флота

Современные субмарины становятся неслышимы и невидимы для радаров

Популярная механика
Правила жизни Вивьен Вествуд Правила жизни Вивьен Вествуд

Дизайнер, Лондон, 79 лет

Esquire
В начале «тропы Батыевой» В начале «тропы Батыевой»

Подробности Батыева нашествия до сих пор вызывают полемику

Дилетант
Митохондриальная Ева: был ли у человечества общий предок? Митохондриальная Ева: был ли у человечества общий предок?

Что означает понятие «последний общий предок всего человечества»

Популярная механика
Кто является автором термина «Великая Отечественная война»? Кто является автором термина «Великая Отечественная война»?

Кем впервые было произнесено название войны, которую предстояло пройти СССР

Дилетант
«Не хочу и не буду»: что я на самом деле думаю о саморазвитии на карантине «Не хочу и не буду»: что я на самом деле думаю о саморазвитии на карантине

Призывы провести карантин с пользой окружили меня со всех сторон

Psychologies
Эмма Стоун, актриса Эмма Стоун, актриса

Эмма Стоун ходит в спортзал только когда её приглашают в новый проект

Худеем правильно
Растения предотвратили дисбиоз в своих листьях Растения предотвратили дисбиоз в своих листьях

У растений существует иммунный механизм защиты от протеобактерий

N+1
С мыслями о красоте С мыслями о красоте

Интерьер в духе аутентичной английской классики

SALON-Interior
Рустам Сагдуллаев. Ромео союзного значения Рустам Сагдуллаев. Ромео союзного значения

Фильму «В бой идут одни «старики» уже почти полвека

Караван историй
Мне очень везет в любви Мне очень везет в любви

В прошлом году Дженнифер Энистон исполнилось 50 лет

Добрые советы
Строительство креветочных ферм высвободило невосполнимые запасы углерода в атмосферу Строительство креветочных ферм высвободило невосполнимые запасы углерода в атмосферу

Ученые настаивают на важности сохранения углеродных резервов в экосистемах

N+1
12 недооцененных комедий, которые ты скорее всего не видел 12 недооцененных комедий, которые ты скорее всего не видел

MAXIM не гарантирует, что эти комедии изменят твою жизнь и надорвут твой живот

Maxim
Как клетки иммунной системы помогают друг другу в борьбе с врагом Как клетки иммунной системы помогают друг другу в борьбе с врагом

Необычные взаимодействия между клетками иммунной системы, способствующие защите

Популярная механика
Нездоровое желание нравиться всем: о чем оно говорит Нездоровое желание нравиться всем: о чем оно говорит

Мы не можем вызывать симпатию абсолютно у всех, кто нас окружает

Psychologies
Планета ждет перемен? Планета ждет перемен?

Что и как изменится после пандемии

Лиза
Что мешает голливудской улыбке? Развеиваем мифы о здоровье зубов Что мешает голливудской улыбке? Развеиваем мифы о здоровье зубов

Разоблачаем мифы о здоровье зубов и учимся ухаживать за ними с умом

Cosmopolitan
Интернет-маркетолог Дмитрий Чевычалов: Как получить налоговый вычет за интернет-обучение Интернет-маркетолог Дмитрий Чевычалов: Как получить налоговый вычет за интернет-обучение

Как вернуть собственные деньги, потраченные на образование?

СНОБ
«Отказ предоставлять каникулы по аренде — мародерство»: основатель сети «Тануки» о спасении от кризиса «Отказ предоставлять каникулы по аренде — мародерство»: основатель сети «Тануки» о спасении от кризиса

Как поддерживают бизнес в условиях пандемии в разных странах

Forbes
Как ЗОЖ превратился в невроз Как ЗОЖ превратился в невроз

Наше стремление к гармонии тела обернулось попытками выжать из него максимум

Robb Report
Открыть в приложении