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

Стая товарищей Стая товарищей

Рассказ Елены Первушиной

Наука и жизнь
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
Рыбий ход Рыбий ход

Как решаются экологические проблемы, создаваемые плотинами и дамбами?

Наука и жизнь
Светлана Жильцова: «Мы назвали вашими именами детей», — писали зрители» Светлана Жильцова: «Мы назвали вашими именами детей», — писали зрители»

Интервью с советской телеведущей Светланой Жильцовой

Караван историй
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
Cостояние: «Ушли в онлайн» Cостояние: «Ушли в онлайн»

Продолжаем делиться интересными вариантами досуга, которые мы почерпнули из Сети

Лиза
Судьба телескопа Судьба телескопа

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

Популярная механика
Это нереально реально: как снимают VR-порно Это нереально реально: как снимают VR-порно

Реальному сексу осталось жить недолго — виртуальная реальность лучше обычной

Популярная механика
Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф

Очерк четвёртый: «Стремление к истине ценнее обладания ею»

Наука и жизнь
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
Бог русской кавалерии Бог русской кавалерии

Христиан Феликс Баур — настоящий полковник XVIII века

Дилетант
Сильно изменились! Как сейчас выглядят Хадид, Лохан и другие дети-модели Сильно изменились! Как сейчас выглядят Хадид, Лохан и другие дети-модели

Многие современные звезды начинали карьеру с модельного бизнес

Cosmopolitan
«Адская молотилка». Десять выстрелов в минуту в одну точку «Адская молотилка». Десять выстрелов в минуту в одну точку

Российская армия приняла на вооружение артиллерийского монстра

Популярная механика
«Сейчас у нас есть шанс изменить все», – директор AliExpress Россия о времени глобальных перемен «Сейчас у нас есть шанс изменить все», – директор AliExpress Россия о времени глобальных перемен

Директор AliExpress Лю Вэй о том, как мы будем совершать покупки в будущем

GQ
Какая-то трава вместо чая Какая-то трава вместо чая

Каркаде и ройбуш — конкуренты традиционного чая

Наука и жизнь
Самые известные кроссовки из фильмов Самые известные кроссовки из фильмов

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

GQ
Прощание с кэшбэками и бонусами: как банки ответили на сокращение комиссий в интернете Прощание с кэшбэками и бонусами: как банки ответили на сокращение комиссий в интернете

Как банки в России будут отвечать на сокращение эквайринговых комиссий до 1%

Forbes
Лучше — не дома: что делать, если вы столкнулись с домашним насилием на карантине Лучше — не дома: что делать, если вы столкнулись с домашним насилием на карантине

Что делать, если вы обнаружили в своем партнере абьюзера?

Esquire
«А вы воспитывать его не пробовали?»: что говорят родителям детей с аутизмом «А вы воспитывать его не пробовали?»: что говорят родителям детей с аутизмом

Как реагировать родителям ребенка с аутизмом на бестактные комментарии?

Psychologies
Угрожал разводом и поднимал руку: через что прошла Муцениеце в браке с Прилучным Угрожал разводом и поднимал руку: через что прошла Муцениеце в браке с Прилучным

Через какие сложности Агате Муцениеце с мужем пришлось пройти за годы брака

Cosmopolitan
Мира, труд, май Мира, труд, май

Как Мирослава Дума с единомышленниками создали модный бренд будущего

Vogue
«Мы закрыли все кинотеатры за полдня». Интервью с главой «Москино» Светланой Максимченко «Мы закрыли все кинотеатры за полдня». Интервью с главой «Москино» Светланой Максимченко

Режим самоизоляции стал причиной закрытия столичных кинотеатров

СНОБ
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
Американская связь для Путина: как президент общается со страной во время пандемии Американская связь для Путина: как президент общается со страной во время пандемии

Путин использует для переговоров по видеоконференцсвязи оборудование Polycom

Forbes
Давай закрутим! Давай закрутим!

Идеальный десерт для тех, кто любит сладкое и мечтает похудеть

Огонёк
Экосистема трупа: как живет тело сразу после смерти Экосистема трупа: как живет тело сразу после смерти

Как бы жутко это не прозвучало, но после смерти тело продолжает жить

Популярная механика
«Сейчас время жить» «Сейчас время жить»

Режиссер Анна Меликян — о борьбе с эталоном в фильме «Фея»

Огонёк
Новые дома Помпей Новые дома Помпей

Дома южной части Помпей открылись для посещения после реставрации

N+1
Выйти на воздух Выйти на воздух

Фитнес на улице – это самое модное увлечение тёплого сезона

Здоровье
BadComedian — о деньгах, лжи в кино и самоизоляции BadComedian — о деньгах, лжи в кино и самоизоляции

Большое интервью с видеоблогером и обозревателем фильмов BadComedian

РБК
Открыть в приложении