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

Закулисье процесса века Закулисье процесса века

Расширение списка злодеяний гитлеровского режима оказалось сложной задачей

Дилетант
«Острая фаза кризиса закончилась»: что сигнал ЦБ к снижению ставки значит для инвесторов и рубля «Острая фаза кризиса закончилась»: что сигнал ЦБ к снижению ставки значит для инвесторов и рубля

Для рубля смягчение денежно-кредитной политики — не лучшая новость

Forbes
Достопримечательность города Достопримечательность города

Бордели с человекоподобными куклами – новый тренд или это уже слишком?

Playboy
Секрет запястных желез кошачьих лемуров оказался с феромонами Секрет запястных желез кошачьих лемуров оказался с феромонами

Ученые обнаружили три альдегида, которые привлекают самок кошачьих лемуров

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

Очерк четвёртый: «Стремление к истине ценнее обладания ею»

Наука и жизнь
5 казахстанских дизайнеров, о которых вы не знали 5 казахстанских дизайнеров, о которых вы не знали

Они в курсе, что такое восточный стритвир и азиатская роскошь

GQ
Переступить порог рейхстага Переступить порог рейхстага

История главного исторического здания Берлина

Наука и жизнь
Серьезный замес: как замешать раствор вручную Серьезный замес: как замешать раствор вручную

Задумали залить стяжку или сделать кладку и не знаете, чем замесить раствор?

CHIP
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
10 фактов о первом фильме бондианы «Доктор Ноу» 10 фактов о первом фильме бондианы «Доктор Ноу»

«Доктор Ноу» — недорогой шпионский триллер, который внезапно порвал все шаблоны

Maxim
Малая родина Малая родина

Одним июльским днем в Тверской области выпал снег

Вокруг света
Омолодились: ДиКаприо, Деймон и другие актеры, сыгравшие юных персонажей в кино Омолодились: ДиКаприо, Деймон и другие актеры, сыгравшие юных персонажей в кино

Тенденция приглашать 30-летних на роль подростков зародилась довольно давно

Cosmopolitan
Как модель для сборки Как модель для сборки

Шварцвальд: времена меняются, но не все в мире спешит меняться вместе с ними

Вокруг света
Как не испортить осанку, работая дома Как не испортить осанку, работая дома

Запомните: диван и ноутбук – ваши главные враги

GQ
Клуб кинопутешествий во времени Клуб кинопутешествий во времени

Машину времени давно изобрел кинематограф

Вокруг света
Управлять можно каждым: как правильно манипулировать знаками зодиака Управлять можно каждым: как правильно манипулировать знаками зодиака

Где у знаков зодиака кнопка, на которую нажмешь – и получишь всё, что хочешь

Cosmopolitan
Почему не стоит читать соцсети бывшего, если вы недавно расстались? Почему не стоит читать соцсети бывшего, если вы недавно расстались?

Социальные сети только мешают принять разрыв и отпустить прошлое

Psychologies
Самые известные кроссовки из фильмов Самые известные кроссовки из фильмов

Вспоминаем, какие кеды носил ДиКаприо и какой моделью мог похвастаться Том Хэнкс

GQ
Легче, чем кажется: как правильно сортировать мусор Легче, чем кажется: как правильно сортировать мусор

Как вести экологичный образ жизни, каждый выбирает сам. Нужно просто начать!

Cosmopolitan
Мини-арсенал Мини-арсенал

Точнейшие миниатюрные копии стрелкового оружия, из которых можно и пострелять

Популярная механика
Гендиректор «Шоколадницы» Олег Подгорный: После кризиса мы фактически будем начинать бизнес заново Гендиректор «Шоколадницы» Олег Подгорный: После кризиса мы фактически будем начинать бизнес заново

Проблемы крупного сетевого бизнеса в период самоизоляции

СНОБ
Химики получили нетоксичный синий краситель из свекольного сока Химики получили нетоксичный синий краситель из свекольного сока

Химики синтезировали новый синий пигмент из бетанина

N+1
Эволюция генов метаболизма у гигантских вирусов произошла независимо от клеток-хозяев Эволюция генов метаболизма у гигантских вирусов произошла независимо от клеток-хозяев

501 новый геном крупных ядерно-цитоплазматических ДНК-содержащих вирусов

N+1
7 сериалов, которые можно посмотреть после финала «Игры престолов» 7 сериалов, которые можно посмотреть после финала «Игры престолов»

Для тех, кто соскучился по харизматичным антигероям, экшену и интригам

Esquire
Олимпийский код Олимпийский код

Спортивное программирование – спорт высоких достижений

Популярная механика
Ученые создали квантовые точки, расстреляв графен потоком ионов Ученые создали квантовые точки, расстреляв графен потоком ионов

Графеновые островки (квантовые точки) сверхмалого размера

Популярная механика
Увлечение серьезных людей. Почему сейчас самое время играть в видеоигры и не стесняться этого Увлечение серьезных людей. Почему сейчас самое время играть в видеоигры и не стесняться этого

Почему именно видеоигры помогут в самоизоляции сохранить душевное спокойствие

Forbes
Поле битвы — Facebook Поле битвы — Facebook

Как громить диванные войска?

GQ
Наука объяснила, почему ты чувствуешь усталость после видеоконференций Наука объяснила, почему ты чувствуешь усталость после видеоконференций

се мы сейчас испытываем стресс от перехода на онлайн-общение

Maxim
Рентгеновские лучи из космоса, возможно, долгие годы «врали» ученым Рентгеновские лучи из космоса, возможно, долгие годы «врали» ученым

В рентгеновских спектрах космических объектов могут присутствовать новые линии

Популярная механика
Открыть в приложении