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

Техпарад Техпарад

Новости мира науки и техники

Популярная механика
Бумага из пыльцы подсолнуха сымитировала раскрытие цветка магнолии Бумага из пыльцы подсолнуха сымитировала раскрытие цветка магнолии

С помощью этой бумаги можно сделать как цветок магнолии, так и биоробота

N+1
Переступить порог рейхстага Переступить порог рейхстага

История главного исторического здания Берлина

Наука и жизнь
Почему обувь из кордована – отличная инвестиция в гардероб Почему обувь из кордована – отличная инвестиция в гардероб

Почему кордован считается столь ценной кожей

GQ
Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф

Очерк четвёртый: «Стремление к истине ценнее обладания ею»

Наука и жизнь
Мотоцикл BMW R18 – баварская ностальгия на экспорт Мотоцикл BMW R18 – баварская ностальгия на экспорт

Немцы очень хотят покорить американский рынок, но пока вряд ли преуспеют в этом

GQ
Достопримечательность города Достопримечательность города

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

Playboy
8 фильмов, в которых главные герои все время спали 8 фильмов, в которых главные герои все время спали

Несколько идей, как даже в царстве Морфея провести время увлекательно

GQ
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
Как герои культовых фильмов носили пижамы Как герои культовых фильмов носили пижамы

Если вам хочется провести весь день в пижаме, мы совершенно не возражаем

GQ
Расплата «бизнес-олигархов» Расплата «бизнес-олигархов»

Акулам немецкого капитализма тоже пришлось предстать перед судом

Дилетант
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
Чёрная смерть Чёрная смерть

До XX века эпидемия чумы превосходила самые кровопролитные конфликты

Дилетант
Это аутоиммунное Это аутоиммунное

Как ученые поверили, что иммунитет может вредить организму, и начали это лечить

N+1
Военные преступления Военные преступления

Первая часть ответов на вопросы о военных преступлениях Второй мировой войны

Дилетант
Как готовить узбекский плов в домашних условиях: пошаговая инструкция для любителей азиатской кухни Как готовить узбекский плов в домашних условиях: пошаговая инструкция для любителей азиатской кухни

Когда хочется попробовать чего-то особенного

Playboy
«Дер дойче пятерка» — как немцы сделали из «Лады» внедорожник «Дер дойче пятерка» — как немцы сделали из «Лады» внедорожник

В модернизации обошлись без полного привода

Maxim
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
Предлагали секс и делали грязные намеки: актрисы о домогательствах режиссеров Предлагали секс и делали грязные намеки: актрисы о домогательствах режиссеров

Нашумевшая история с Харви Вайнштейном никого не оставила равнодушным

Cosmopolitan
Что влияет на стоимость фермерских продуктов Что влияет на стоимость фермерских продуктов

Из чего же выстраивается стоимость фермерских продуктов и может ли она быть ниже

СНОБ
Российский стартап Openface научил алгоритм определять проблемы кожи и запустил производство индивидуальной косметики Российский стартап Openface научил алгоритм определять проблемы кожи и запустил производство индивидуальной косметики

Тренд на персонализацию добрался и до косметики

VC.RU
Наземный беспилотник “Уран-9”: куча проблем или достоинств? Наземный беспилотник “Уран-9”: куча проблем или достоинств?

Боевой многофункциональный робототехнический комплекс “Уран-9”

Популярная механика
Интеллектуал в костюме. Александр Друзь как есть Интеллектуал в костюме. Александр Друзь как есть

Что нужно знать о самом умном петербуржце страны?

Cosmopolitan
Алексей Щербаков: «Я злой, хороший, неприятный человек» Алексей Щербаков: «Я злой, хороший, неприятный человек»

Алексей Щербаков о том, изменили ли его деньги, о феминизме и успехе

Esquire
«Мы ждем угонов». Где лучше не парковаться на самоизоляции «Мы ждем угонов». Где лучше не парковаться на самоизоляции

Рост курса доллара, безработица и самоизоляция — как это влияет на угоны

РБК
Выключить панику и не бухать: советы по выживанию в кризис от сооснователя банка «Точка» Бориса Дьяконова Выключить панику и не бухать: советы по выживанию в кризис от сооснователя банка «Точка» Бориса Дьяконова

Паника — главный враг во время кризиса, считает Борис Дьяконов

Forbes
Жизнь в черно-белых тонах Жизнь в черно-белых тонах

Почему гений футбола Эдуард Стрельцов столкнулся с советским обвинением

GQ
«Мама Вера» из «Девчат» и её сложная любовь с режиссером Ростоцким «Мама Вера» из «Девчат» и её сложная любовь с режиссером Ростоцким

Актриса, которая запомнилась советскому зрителю как героиня из фильма «Девчата»

Cosmopolitan
«Мы кормим врачей, а заказы для них кормят нас»: как еда для медиков в Коммунарке спасает пекарню от разорения «Мы кормим врачей, а заказы для них кормят нас»: как еда для медиков в Коммунарке спасает пекарню от разорения

Фьючерсы на пирожки, антикризисное меню, поставки еды в Коммунарку

Forbes
«Мы тренируемся на улицах. Олимпийские чемпионы соревнуются с соседскими детьми» «Мы тренируемся на улицах. Олимпийские чемпионы соревнуются с соседскими детьми»

Монологи спортсменов, чью мечту об Олимпиаде в Токио разрушила пандемия

GQ
Открыть в приложении