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

Заповедные новости Заповедные новости

События из жизни заповедников: подсчет рыбных филинов и амурские тигры в селах

Наука и жизнь
Как Хаяо Миядзаки создавал «Унесенных призраками»: фрагмент книги Как Хаяо Миядзаки создавал «Унесенных призраками»: фрагмент книги

Фрагмент книги, посвященный работе над картиной «Унесенные призраками»

Esquire
Там, где свет слушает звук Там, где свет слушает звук

Как и для чего создаются гиперспектрометры и мультиспектральные камеры

Наука и жизнь
«Крабовая барыня»: как Ксения Собчак решила потеснить зятя миллиардера Тимченко в добыче краба «Крабовая барыня»: как Ксения Собчак решила потеснить зятя миллиардера Тимченко в добыче краба

Ксения Собчак собирается построить крупнейшего игрока в добыче краба

Forbes
«Новая биология»: взгляд через 125 лет «Новая биология»: взгляд через 125 лет

Переоткрытие законов Менделя стало кульминацией резких перемен в биологии

Знание – сила
Кресло, которое мне помогает Кресло, которое мне помогает

Откладывая визит к гинекологу, мы ссылаемся на занятость, но в ней ли одной дело

Psychologies
Валентина Панина. На чемоданах Валентина Панина. На чемоданах

Валентина Панина на подмостках уже пятьдесят два года

Караван историй
Онлайн не спасет: почему после пандемии фитнес-индустрию придется строить заново Онлайн не спасет: почему после пандемии фитнес-индустрию придется строить заново

Российская фитнес-индустрия пытается пережить карантин

Forbes
Одна моложе другой. Все жены Геннадия Ветрова Одна моложе другой. Все жены Геннадия Ветрова

Известный комик никак не может выбрать одну единственную

Cosmopolitan
Эректильная дисфункция у мужчин: основные симптомы, причины и лечение Эректильная дисфункция у мужчин: основные симптомы, причины и лечение

Эректильная дисфункция — проблема, которую нельзя игнорировать

Playboy
Павел Волчков: «Ваш холодильник будет заказывать вам еду по вашему индивидуальному графику питания» Павел Волчков: «Ваш холодильник будет заказывать вам еду по вашему индивидуальному графику питания»

Человек-генетик о том, что будущее – в персонализации всего

Maxim
Сооснователь «Кухни на районе» — о «Москве без плиты» Сооснователь «Кухни на районе» — о «Москве без плиты»

Как «Кухне на районе» удается существовать и даже развиваться в кризис

РБК
Салон на дому Салон на дому

Сухая кожа, неровный тон лица и тусклые волосы – последствия самоизоляции

Здоровье
Американцы перепроектировали сверхзвуковой бизнес-джет Американцы перепроектировали сверхзвуковой бизнес-джет

Обновленный самолет получит треугольное крыло и укороченное хвостовое оперение

N+1
Губернатор Нижегородской области Глеб Никитин: Наш регион пока следует германскому сценарию борьбы с пандемией Губернатор Нижегородской области Глеб Никитин: Наш регион пока следует германскому сценарию борьбы с пандемией

Что происходит сейчас в Нижегородской области, рассказал губернатор Глеб Никитин

СНОБ
«Мы хотим сделать издание, над которым не тяготеет власть архива». Куратор фонда V–A–C Карен Саркисов о новом проекте Sreda «Мы хотим сделать издание, над которым не тяготеет власть архива». Куратор фонда V–A–C Карен Саркисов о новом проекте Sreda

Почему художественное высказывание не обязано жить по законам медиарынка

СНОБ
Не все дома! Гуф, Киркоров и другие звезды, которые лежали в психушке Не все дома! Гуф, Киркоров и другие звезды, которые лежали в психушке

Жизнь звезд — штука сложная, иногда она требует помощи врачей

Cosmopolitan
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
Укротитель Укротитель

История самоходчика Бориса Журенко в годы Великой Отечественной войны

Популярная механика
Черчилль, Франклин, Тесла и еще 4 гения, которые спали очень мало Черчилль, Франклин, Тесла и еще 4 гения, которые спали очень мало

Эти великие люди ставили сон на последнее место

РБК
Претендент на покупку «Ведомостей» пригрозил отказом от сделки Претендент на покупку «Ведомостей» пригрозил отказом от сделки

Алексей Голубович предупредил о возможном отказе от покупки «Ведомостей»

Forbes
Пищевой наркотик: так ли опасен главный усилитель вкуса E621 Пищевой наркотик: так ли опасен главный усилитель вкуса E621

Трудно найти вещество, более страшное в глазах потребителя, чем глутамат натрия

Популярная механика
Убираем жир с живота за две недели не выходя из дома Убираем жир с живота за две недели не выходя из дома

Как избавиться от «спасательного круга» из жира, не выходя из дома

Cosmopolitan
Дудь и актеры вместо политиков: кому теперь доверяют россияне Дудь и актеры вместо политиков: кому теперь доверяют россияне

Юрий Дудь вошел в десятку публичных деятелей, которым россияне доверяют

Forbes
Хотеть не вредно: самые быстрые машины Советов Хотеть не вредно: самые быстрые машины Советов

Краткий ликбез на тему советского спортакаростроения

Популярная механика
Время есть Время есть

Интервальное голодание полезно для мышц, мозга, сердца и хорошего настроения

Добрые советы
Зачем помогать приютам для домашних животных и как это сделать Зачем помогать приютам для домашних животных и как это сделать

Способно ли волонтерство изменить судьбу животных из приютов в России.

РБК
Петровский пассаж Петровский пассаж

Александр Петров — живой человек, который устает и злится

GQ
Эмпатия в бизнесе. Почему из сверхчувствительных людей получаются лучшие руководители Эмпатия в бизнесе. Почему из сверхчувствительных людей получаются лучшие руководители

Почему повышенная чувствительность — конкурентное преимущество

Forbes
Артем Нарышкин: Божественные диссертации. Что происходит с наукой в РПЦ Артем Нарышкин: Божественные диссертации. Что происходит с наукой в РПЦ

Готовы ли церковные ученые говорить на одном языке со светской наукой

СНОБ
Открыть в приложении