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

Достопримечательность города Достопримечательность города

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

Playboy
Чем вредит одиночество и как его избежать: 7 фактов Чем вредит одиночество и как его избежать: 7 фактов

До 20% населения Земли в той или иной степени страдают от одиночества

Популярная механика
О чём пишут научно-популярные журналы мира О чём пишут научно-популярные журналы мира

Интересные исследования и новости научного мира

Наука и жизнь
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
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
От спальни до улицы: краткая история тапочек От спальни до улицы: краткая история тапочек

Какую роль в истории тапочек сыграл принц Альберт?

GQ
Переступить порог рейхстага Переступить порог рейхстага

История главного исторического здания Берлина

Наука и жизнь
Навстречу мечте Навстречу мечте

Интервью с Еленой Лысенко-Салтыковой – первой в России женщиной-машинистом

Cosmopolitan
Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф

Очерк четвёртый: «Стремление к истине ценнее обладания ею»

Наука и жизнь
Самые угоняемые автомобили в России. Рейтинг Самые угоняемые автомобили в России. Рейтинг

Страховщики отмечают рост краж автомобилей из Южной Кореи

РБК
На пиковых перекрёстках Гороховой улицы На пиковых перекрёстках Гороховой улицы

Магическое притяжение Гороховой улицы в Санкт-Петербурге

Наука и жизнь
10 ужасных фильмов, которые не стыдно любить 10 ужасных фильмов, которые не стыдно любить

Эти фильмы провалились в прокате, но на самом деле это чудесные ленты

Maxim
Первые по праву Первые по праву

Как юридическая фирма ЕПАМ стала самой крупной фирмой в России

Forbes
От бурлеска до маленького секс-шопа: признания работников «взрослой» индустрии От бурлеска до маленького секс-шопа: признания работников «взрослой» индустрии

Работники «взрослой» индустрии о том, как эпидемия повлияла на их сферы

Cosmopolitan
Алюминиевый век Алюминиевый век

История учит нас, что человечество достигло настоящей цивилизации

Наука и жизнь
«Придется работать по 15 часов»: почему салоны красоты не хотят открываться на условиях властей «Придется работать по 15 часов»: почему салоны красоты не хотят открываться на условиях властей

Выгодно ли предпринимателям открываться на таких условиях

Forbes
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
Эпоха перестройки Эпоха перестройки

Перемены пугают многих. Но наши героини – девушки смелые

Cosmopolitan
Хезер Моррис: Дорога из Освенцима Хезер Моррис: Дорога из Освенцима

«Сноб» публикует первую главу романа Хезер Моррис «Дорога из Освенцима»

СНОБ
Клуни, Аффлек или Бэйл: кто из актеров сыграл Бэтмена лучше всех Клуни, Аффлек или Бэйл: кто из актеров сыграл Бэтмена лучше всех

Роль Бэтмена в кино - одна из самых престижных, особенно сейчас

Cosmopolitan
«Не дотянули»: аналитики предупредили о риске падения цен на нефть даже после сделки России и ОПЕК «Не дотянули»: аналитики предупредили о риске падения цен на нефть даже после сделки России и ОПЕК

Крупнейшее сокращение добычи не убережет нефтяные цены от нового падения

Forbes
Кортизол под контролем Кортизол под контролем

Как контролировать уровень главного гормона стресса – кортизола

Худеем правильно
Словения: Любовь с первого взгляда Словения: Любовь с первого взгляда

Маленькая страна, которая вместила в себя так много сокровищ!

Домашний Очаг
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
Осторожно, хрупкий груз: самый обидчивый знак зодиака - кто он? Осторожно, хрупкий груз: самый обидчивый знак зодиака - кто он?

Кому из знаков зодиака лучше даже случайно не наступать на хвост

Cosmopolitan
Лучшие анекдоты про Ленина и его любимую революцию Лучшие анекдоты про Ленина и его любимую революцию

Чтобы не забывать, где ты живешь и как ты здесь оказался

Maxim
На реактивной тяге: как в СССР хотели модернизировать бронетехнику На реактивной тяге: как в СССР хотели модернизировать бронетехнику

Танк с ракетным ускорением — это вовсе не фантастика

Популярная механика
20 кг за месяц! Как работает диета «Зигзаг»? 20 кг за месяц! Как работает диета «Зигзаг»?

Чередуйте белковые дни с углеводными, чтобы быстро похудеть. И голодать не нужно

Cosmopolitan
Исландия на будущее Исландия на будущее

Северный яхтинг давно захватил сердца любителей паруса

Robb Report
В любой ситуации нельзя опускать руки! В любой ситуации нельзя опускать руки!

Героиня этой истории пережила предательство и попала в сложные обстоятельства

Лиза
Открыть в приложении