«Если звезды зажигают – значит – это кому-нибудь нужно?» Но как они зажигаются?

Знание – силаНаука

Supernovae: «Вышли мы все из сверхновых»

Беседовала Наталия Лескова

«Если звезды зажигают – значит – это кому-нибудь нужно?» – писал поэт. Но как они зажигаются?

А как гаснут? Что нам дают эти знания? Может ли такое произойти с нашим Солнцем и когда? Что тогда будет с нами? И вообще – как мы зависим от звезд? Об этом рассуждает Петр Валерьевич Бакланов, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Астрокосмического Центра ФИАН.

«Знание – Сила»: Петр Валерьевич, что такое сверхновая? Откуда взялось название?

Петр Бакланов: Исторически названию этого явления мы обязаны датскому астроному Тихо Браге, великолепному наблюдателю. Как-то раз в 1572 году, взглянув на небо, он обнаружил новую звезду в созвездии Кассиопея, где раньше ничего не было. Наблюдая за ней, он построил первую кривую блеска сверхновой, сравнивая ее по яркости с другими звездами и планетами. Кривая блеска – это изменение со временем потока света от источника, регистрируемое наблюдателем. Для сверхновых она меняется по космическим масштабам очень быстро – за неделю заметным глазу образом.

«ЗС»: Он наблюдал в телескоп?

П. Б.: Телескопа у него не было, он наблюдал глазами. Тихо Браге написал трактат об исследовании stella nova – «новой звезды», в котором впервые появился термин «новая».

«ЗС»: Но почему это звезда, а не какой-то другой светящийся объект вроде планеты, кометы или астероида?

П. Б.: Тихо Браге знал явление параллакса, когда из-за собственного движения наблюдателя близкие объекты смещаются на фоне более далеких. Это наглядно видно из окна бегущего поезда. Он пытался измерить угловое смещение «новой звезды» из-за движения Земли и обнаружил, что оно столь мало, что его нельзя заметить в наблюдениях. Это означало, что «новая» находится значительно дальше от Земли, чем Луна и Солнце.

Раз «новая» так далеко, то, согласно общепринятой тогда Аристотелевой картине мира, она принадлежит неизменному «надлунному миру». Однако она явно меняла свой блеск со временем и совсем исчезла с глаз примерно за два года. Такая переменность «надлунного мира» смущала. Тихо Браге был молод, около 25 лет от роду. Во многом загадочная «новая звезда» предопределила его увлечение астрономией.

«ЗС»: А кто назвал эти звезды сверхновыми?

П. Б.: Так они стали называться значительно позже, уже в XX веке. К тому моменту, за три века наблюдений с телескопами и с уже входящей в астрономию фотографией, было открыто много «новых» звезд. Тогда среди астрономов проходили великие споры о размере Вселенной. Равна ли наша Галактика всей Вселенной и туманности в ней – это облака пыли и газа? Или же Вселенная гораздо больше, а наша Галактика лишь один из многих звездных островов, и туманности в ней – это проекция на небосвод далеких галактик, расположенных столь далеко, что звезды в них по отдельности не видны?

Всего лишь сто лет назад, когда телескопы уже стали такими большими, что начали различать отдельные яркие звезды в других галактиках, стало понятно, что туманные пятнышки – это другие галактики, которые находятся в сотни и тысячи раз дальше, чем край нашей Галактики. А если это так, то и «новые звезды» в таких туманностях оказываются в тысячи раз дальше, чем предполагалось ранее. Поскольку световой поток падает обратно квадрату расстояния, то звезды, которые там вспыхивают, должны быть в миллион раз ярче, чем мы думали раньше.

Стенной квадрант в обсерватории Тихо Браге; в центре изображен сам ученый. Из книги Браге «Механика обновленной астрономии». 1598 год

«ЗС»: Наверное, это трудно поддавалось пониманию?

П. Б.: Да, и даже служило в спорах как аргумент в пользу расположения туманностей внутри нашей Галактики. С появлением работ по делению ядер и термоядерному синтезу в 20–30 годах XX века стало возможным придумать такую энергетическую машину, которая позволяет светить столь мощно. Ведь одна сверхновая в пике своей яркости светит, как вся ее родительская галактика, содержащая миллиарды звезд!

Американские астрономы Бааде и Цвики в 1934 году предложили термин «сверхновые», чтобы отличать вспыхивающие звезды в других галактиках от «новых» в нашей Галактике. Интересно, что совсем недавно, 20 лет назад, появился новый термин, связанный со сверхновыми. С развитием техники наблюдения стало возможным выделить редкие, особенные сверхновые, которые в сотни раз ярче «типичных». По-английски их назвали Superluminous Supernovae, по-русски мы говорим «Сверхмощные сверхновые». Такое вот сверхнаслоение приставки «сверх».

«ЗС»: В чем особенности этих объектов?

П. Б.: По факту, термин вводит в заблуждение. Сверхновая – это не рождение новой звезды. Наоборот, это явление гибели звезды, переход ее на терминальную стадию. Существует несколько сценариев, по которым некоторые звезды в конце своей эволюции могут светить столь ярко. Какой именно реализуется сценарий, зависит от многих параметров, ключевой из которых – масса звезды.

Базовых сценария два. Один – термоядерный взрыв звезды, как бомбы, и разлет без остатка – это сверхновая типа Ia. Другой – коллапс ядра массивной звезды, когда в центре остается остаток после взрыва сверхновой (нейтронная звезда или черная дыра), а внешняя оболочка разлетается и светит – это сверхновые второго типа плюс подтипы первого Ib/c.

Когда в середине XX века научились наблюдать спектры от сверхновых, то выяснилось, что есть сверхновые, у которых отсутствуют спектральные линии водорода. Такие сверхновые получили название тип I. Это было удивительно для ученых, поскольку водорода во Вселенной в среднем 75% от числа всех элементов, и нужно было изобрести процесс избавления сверхновых от водорода. Сверхновые с наличием водорода в спектре получили название тип II.

«ЗС»: А отсутствие водорода в типе I объяснили?

П. Б.: Да. Показали, что таким способом взрываются маломассивные звезды, в своей эволюции перешедшие на стадию белого карлика. Тут важно отметить, что белый карлик удерживается от гравитационного схлопывания не энерговыделением от термоядерных реакций, а давлением вырожденного электронного газа, когда плотность электронов столь высока, что их уже крайне трудно упаковать плотнее из-за квантовых законов, так называемого принципа запрета Паули.

Само барионное вещество белого карлика – в массе своей ядра атомов углерода и кислорода – остается не вырожденным и могло бы прекрасно участвовать в реакциях термоядерного горения, но из-за малости массы звезды не были достигнуты необходимые для его зажигания температуры и плотности. Однако, если в результате каких-то внешних процессов к таким белым карликам добавить вещества, то это может спровоцировать неудержимое термоядерное горение по всему объему белого карлика, а по факту, термоядерный взрыв. Тогда стартовавший внутри них процесс термоядерного синтеза не затухнет, а взрывным образом распространится по всей звезде, что приводит к чудовищному выделению энергии, синтезу множества элементов из таблицы Менделеева и разлету вещества звезды без остатка со скоростями порядка десяти тысяч километров в секунду.

Взрыв сверхновой

Замечательное их свойство взрываться только при достижении определенной массы, называемой пределом Чандрасекара и равной около 1,5 солнечных масс, объяснило другую наблюдательную странность – очень близкую похожесть их кривых блеска друг на друга. При таком сценарии естественно предполагать, что если взрывать термоядерные бомбы одной массы, то наблюдательные проявления взрывов будут похожи друг на друга. Предполагается два основных сценария, как белый карлик может достигнуть критической массы в полторы массы Солнца. Это может произойти в результате слияния двух близких белых карликов, либо в результате перетекания (аккреции) вещества со звезды-компаньона и накоплении его на поверхности белого карлика.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Гравитация – это притяжение или отталкивание? Гравитация – это притяжение или отталкивание?

Казалось бы, науке уже известно, что гравитация – это притяжение...

Зеркало Мира
Расследование о зараженной крови: как на протяжении 20 лет английские врачи заражали пациентов ВИЧ и гепатитом Расследование о зараженной крови: как на протяжении 20 лет английские врачи заражали пациентов ВИЧ и гепатитом

30 000 жителей Англии заразились и умерли из-за переливания крови

ТехИнсайдер
Самый энергичный свет Самый энергичный свет

История открытия и некоторые факты о гамма-лучах

Наука и жизнь
Игра света и тени Игра света и тени

Рисуем здоровый румянец, острые скулы и изящный носик

Лиза
Конец русского Рокамболя Конец русского Рокамболя

До сих пор нет ни одной научной биографии этого человека

Дилетант
Лёня Немодный: Знаковый перебор Лёня Немодный: Знаковый перебор

Зачем так часто меняют дорожные знаки?

4x4 Club
Вяземские Вяземские

Происходивший от Рюрика княжеский род Вяземских известен ещё со Средневековья

Дилетант
«Я давно взрослый»: как выстроить новый формат общения с родителями «Я давно взрослый»: как выстроить новый формат общения с родителями

Как перезагрузить отношения с родителями и вывести их на новый уровень?

Psychologies
Какими были стоянки верхнего палеолита? Какими были стоянки верхнего палеолита?

Можно ли по «радиоуглероду» узнать, какими были палеолитические стоянки?

Наука и жизнь
Против дрона есть прием. И передача Против дрона есть прием. И передача

Что происходит на рынке радиоэлектронной борьбы в России

Монокль
Acta diurna populi Romani: первая публичная газета Acta diurna populi Romani: первая публичная газета

Первая газета: Acta diurna populi Romani – «Ежедневные дела римского народа»

Знание – сила
Как устроен лагерь для взрослых Как устроен лагерь для взрослых

Агата Березина, зачем взрослым людям вновь погружаться в детство

СНОБ
Ученые узнали, что влияет на скорость передвижения животных Ученые узнали, что влияет на скорость передвижения животных

Почему слоны, несмотря на свои огромные размеры, не самые медлительные?

ТехИнсайдер
Называл «солнцем» и домогался: как харассмент в университетах влияет на студенток Называл «солнцем» и домогался: как харассмент в университетах влияет на студенток

Чем опасен харассмент в академической среде и на ком лежит ответственность?

Forbes
Адепты спорта и превентивной медицины — о том, как жить эффективно Адепты спорта и превентивной медицины — о том, как жить эффективно

Как превентивная медицина может повысить качество жизни

РБК
Михаил Лабковский назвал четыре запрета, которые помогут вам стать счастливее Михаил Лабковский назвал четыре запрета, которые помогут вам стать счастливее

От каких установок нужно отказаться, чтобы сохранить душевное равновесие?

Psychologies
Рододендроны — в каждый сад Рододендроны — в каждый сад

Что реально потребуется для выращивания рододендронов?

Наука и жизнь
Литературный сериал: 5 качественных многотомных книжных серий Литературный сериал: 5 качественных многотомных книжных серий

Цысинь, Сэнсом, Азимов: многотомные серии, которые вас не разочаруют

СНОБ
Теперь кофе можно буквально есть и намазывать на хлеб Теперь кофе можно буквально есть и намазывать на хлеб

Швейцарский стартап придумал новый формат кофе

ТехИнсайдер
Доисторические жители Нидерландов занялись животноводством около 4200 года до нашей эры Доисторические жители Нидерландов занялись животноводством около 4200 года до нашей эры

Уже около 4200 года до нашей эры люди Нидерландов начали разводить рогатый скот

N+1
Вопросы «ЖАРА MAG» Вопросы «ЖАРА MAG»

В эфире вопросы Кате Адушкиной и Саше Stone

ЖАРА Magazine
Банк России сжалился над экономикой Банк России сжалился над экономикой

Худшие ожидания не оправдались: ЦБ оставил ключевую ставку на уровне 16%

Монокль
Может ли археология стать вашим хобби: ученый объяснил, как искать древности по всем правилам Может ли археология стать вашим хобби: ученый объяснил, как искать древности по всем правилам

Разрешает ли закон искать старинные монеты у себя на даче?

ТехИнсайдер
Хороший, плохой, отсутствующий: как поведение отца повлияло на твою жизнь Хороший, плохой, отсутствующий: как поведение отца повлияло на твою жизнь

Полезно понимать, как на тебя повлияли принципы родителей, в том числе отца

VOICE
Спасибо, что неживой Спасибо, что неживой

Как в мировом кинематографе менялись отношения людей и их разумных созданий

СНОБ
Анна Гусева Анна Гусева

Художник и режиссер Анна Гусева возглавила танцевальную труппу МА Dance

Собака.ru
Это не то,что вы подумали: страпонтен, клитория, епитрахиль — слова, за которые вам не должно быть стыдно Это не то,что вы подумали: страпонтен, клитория, епитрахиль — слова, за которые вам не должно быть стыдно

О словах, за которые вам не должно быть стыдно, пусть и звучат они забавно

ТехИнсайдер
Точка координат Точка координат

Утонченный и жизнерадостный интерьер в классическом стиле

SALON-Interior
Аллергия на солнце. Мифы, факты и способы лечения Аллергия на солнце. Мифы, факты и способы лечения

Что делать, если после загара покрываешься не шоколадным цветом, а сыпью?

Лиза
Валерий Гаркалин: «Моя будущая жена подумала, что я от нее сбежал» Валерий Гаркалин: «Моя будущая жена подумала, что я от нее сбежал»

«Мы не копили деньги, я не дарил Кате бриллианты и шубы»

Коллекция. Караван историй
Открыть в приложении