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

Возмездие через годы Возмездие через годы

Самая успешная операция по ликвидации нацистов за всю историю «Моссада»

Дилетант
15 способов борьбы с тревогой во время эпидемии 15 способов борьбы с тревогой во время эпидемии

Страх потерять работу, лишиться денег перерастает в постоянную тревогу

Psychologies
Рыбий ход Рыбий ход

Как решаются экологические проблемы, создаваемые плотинами и дамбами?

Наука и жизнь
Что такое кэшбэк простыми словами: как им пользоваться и как это работает Что такое кэшбэк простыми словами: как им пользоваться и как это работает

Бонусы, которые пора начать юзать

Playboy
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
Кочевник последней надежды. Почему президент вспомнил о печенегах Кочевник последней надежды. Почему президент вспомнил о печенегах

Кажется, наш президент не понимает, о чем ему говорить

СНОБ
Судьба телескопа Судьба телескопа

Зонд Hubble проработал на орбите 30 славных лет – но что ждет его дальше?

Популярная механика
Как готовка, уборка и ремонт помогают пережить карантин Как готовка, уборка и ремонт помогают пережить карантин

Простые домашние дела вроде уборки и готовки лечат тело и душу

Psychologies
Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф

Очерк четвёртый: «Стремление к истине ценнее обладания ею»

Наука и жизнь
Как связывать девушку веревкой: подробный гайд для новичков Как связывать девушку веревкой: подробный гайд для новичков

Готов к горячим экспериментам?

Playboy
В сердце Сицилии В сердце Сицилии

Канноли — лучший воскресный итальянский десерт

Вокруг света
Как «черная смерть» возродила Европу Как «черная смерть» возродила Европу

Как пандемия чумы повлияла на жизнь общества в Средние века

GQ
Тайная жизнь птиц Тайная жизнь птиц

Камерная и декоративная китайская живопись «цветы и птицы»

Вокруг света
Чего боялись Альфред Хичкок, Стивен Кинг и другие «короли ужасов» Чего боялись Альфред Хичкок, Стивен Кинг и другие «короли ужасов»

Даже у гениальных умельцев создавать ужас были свои фобии

GQ
Спрос на убийства Спрос на убийства

С середины XVI до конца XVII века в Европе произошла подлинная научная революция

Дилетант
4 драгоценных камня, которые дадут фору бриллиантам 4 драгоценных камня, которые дадут фору бриллиантам

Эти минералы могут подвинуть бриллианты с поста лучших друзей девушек

Maxim
Как сделать виртуальный макияж и где найти редкий аромат Как сделать виртуальный макияж и где найти редкий аромат

Все самое интересное из мира красоты в этом материале

РБК
«Я уже месяц на карантине с тремя детьми»: итальянская история «Я уже месяц на карантине с тремя детьми»: итальянская история

Блогер Яна Скворцова находится на строгом карантине с мужем и тремя детьми

Psychologies
На колесах. Как журналистка запустила производство самых легких инвалидных колясок и велосипедов На колесах. Как журналистка запустила производство самых легких инвалидных колясок и велосипедов

Компания Kinesis производит эргономичные коляски из карбона и алюминия

Forbes
Главные по тарелочкам: как американцы Главные по тарелочкам: как американцы

Что стоит за новостями с заголовками «Пентагон признал существование НЛО»?

Популярная механика
Защищают ли медицинские маски на самом деле: исследование ученых Защищают ли медицинские маски на самом деле: исследование ученых

Стоит ли носить маску или лучше кашлять в сгиб локтя, как советует ВОЗ

CHIP
Если вы любите Тарковского, обязательно посмотрите сериал «Рассказы из Петли» Если вы любите Тарковского, обязательно посмотрите сериал «Рассказы из Петли»

«Рассказы из Петли» — замечательная и почти исключительная фантастика

GQ
Шедевры отечественного кинематографа, снятые во время войны Шедевры отечественного кинематографа, снятые во время войны

Во время войны были сняты одни из самых пронзительных отечественных кинокартин

Популярная механика
Им уже за 30! Актеры, которых мы запомнили детьми – как они повзрослели Им уже за 30! Актеры, которых мы запомнили детьми – как они повзрослели

Герои нашего материала стали известными еще в детстве

Cosmopolitan
Как «Барселона» превратилась из образцового футбольного клуба в обитель скандалов Как «Барселона» превратилась из образцового футбольного клуба в обитель скандалов

В устройстве клуба «Барселона» наметились серьезные проблемы

GQ
Золото Калифорнии Золото Калифорнии

Креативный директор марки Agolde Эрин Миэн знает толк в винтаже

Vogue
Древние южноафриканцы оказались ценителями шкур ночных кошек-одиночек Древние южноафриканцы оказались ценителями шкур ночных кошек-одиночек

Новая глава истории отношений доисторических людей и хищных млекопитающих

N+1
Система безопасности Система безопасности

Почему мы все так по-разному ведем себя во время пандемии?

Лиза
Как защитить маршала Конева? Это должен делать не Кремль, а гражданское общество Как защитить маршала Конева? Это должен делать не Кремль, а гражданское общество

Чехия оскорбила память советских воинов-освободителей

СНОБ
Кабаны начали вытеснять других животных из зоны отчуждения Фукусимы Кабаны начали вытеснять других животных из зоны отчуждения Фукусимы

Резко возросшее поголовье кабанов угрожает другим видам животных

N+1
Открыть в приложении