«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

Подпоручик, маршал, палач, жертва Подпоручик, маршал, палач, жертва

Как самонадеянность привела Тухачевского к гибели

Дилетант
Дизайн в дизайне Дизайн в дизайне

На облик этого дома повлиял творческий почерк дизайнера-модельера Игоря Чапурина

Идеи Вашего Дома
Гравитация – это притяжение или отталкивание? Гравитация – это притяжение или отталкивание?

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

Зеркало Мира
Как из неудачника сделать «небесного дьявола». История создания самолета Ту-134 Как из неудачника сделать «небесного дьявола». История создания самолета Ту-134

Как туполевские авиаконструкторы создали пассажирский реактивный самолет

ТехИнсайдер
Погибоша аки обре Погибоша аки обре

Как история обошлась с могучим племенем обров или аваров

Вокруг света
«Это база»: где и как молодые и успешные управленцы заработали первые деньги «Это база»: где и как молодые и успешные управленцы заработали первые деньги

Истории молодых топ-менеджеров о первых деньгах и начале карьерного трека

Forbes
Есть только МиГ Есть только МиГ

Все три года войны центральное место занимало противостояние ВВС СССР и США

Дилетант
Мир принял научный «Вызов» Мир принял научный «Вызов»

Национальная премия в области будущих технологий преодолевает границы

Деньги
Женщина нашла своего кота у соседей в доме. Оказалось, у него было 7 разных семей! Женщина нашла своего кота у соседей в доме. Оказалось, у него было 7 разных семей!

Кот не просто заводил друзей, он фактически убедил разные семьи усыновить его

ТехИнсайдер
Как удержаться на работе Как удержаться на работе

Почему кто-то может проработать на одном месте много лет, а другие — нет?

Лиза
Как одиночество влияет на здоровье Как одиночество влияет на здоровье

Одиночество крадёт у людей годы жизни, вредит не меньше курения и ожирения

Здоровье
«Каждый прием пищи мог стать последним»: история женщины, которая дегустировала еду для Гитлера «Каждый прием пищи мог стать последним»: история женщины, которая дегустировала еду для Гитлера

Действительно ли существовал отряд из женщин, дегустировавших еду Гитлера?

ТехИнсайдер
«Мифы Дальнего Востока. От хозяина тайги Дуэнте и шаманки Кытны до духов вулканов и мухоморных девушек» «Мифы Дальнего Востока. От хозяина тайги Дуэнте и шаманки Кытны до духов вулканов и мухоморных девушек»

Великий ворон Куткынняку и переселение душ

N+1
«Я счастливее, чем в браке»: матери-одиночки из Китая объединяются, чтобы вместе воспитывать детей «Я счастливее, чем в браке»: матери-одиночки из Китая объединяются, чтобы вместе воспитывать детей

Какие другие способы помогут воспитать ребенка, если отец ушел из семьи

Psychologies
Непредсказуемые, белые и высокомерные: почему Аргентину не любят в Латинской Америке Непредсказуемые, белые и высокомерные: почему Аргентину не любят в Латинской Америке

Чем аргентинцы так «насолили» соседям? Какие стереотипы бытуют об этой нации?

Forbes
Не только древность: как познакомиться с современным Новгородом Не только древность: как познакомиться с современным Новгородом

Места в Великом Новгороде, которые покажут, чем он живет сейчас

ФедералПресс
Рубль набирает вес Рубль набирает вес

В мае биржевой курс доллара впервые за четыре месяца опустился ниже 90 руб./$

Деньги
«Язык как инстинкт» «Язык как инстинкт»

Как мы воспринимаем речь

N+1
«...И рыцари слепой рулетки за сбором золотых крупиц...» Русские писатели в Баден-Бадене «...И рыцари слепой рулетки за сбором золотых крупиц...» Русские писатели в Баден-Бадене

Баден-Баден издавна манил представителей русской интеллигенции

Караван историй
Спасти Станислава: как в России впервые вытащили кита из сетей и почему это произошло Спасти Станислава: как в России впервые вытащили кита из сетей и почему это произошло

Как проходила первая в России операция по спасению из сетей кита

Forbes
Древнего кочевника похоронили с бараньим черепом на месте головы Древнего кочевника похоронили с бараньим черепом на месте головы

Ученые описали необычное погребение, которое раскопали в Горном Алтае

N+1
10 ошибок, которые все совершают, пользуясь микрофиброй: что делать, чтобы она отмывала всё до идеальной чистоты 10 ошибок, которые все совершают, пользуясь микрофиброй: что делать, чтобы она отмывала всё до идеальной чистоты

Да, ты можешь совершать ошибки при использовании микрофибры

VOICE
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
Ученые выяснили, какое занятие помогает сохранить гармонию в браке Ученые выяснили, какое занятие помогает сохранить гармонию в браке

Видеоигры могут благотворно сказываться на взаимоотношениях в паре — как?

Psychologies
8 главных потребностей, которые мы ищем в отношениях 8 главных потребностей, которые мы ищем в отношениях

Какие основные потребности мы стремимся удовлетворить в отношениях?

Psychologies
Вопросы веры и анорексии Вопросы веры и анорексии

«Клуб "Зеро"»: еще один ноль этой планете

Weekend
Куплен по случаю Куплен по случаю

Чудесный склад антикварных находок в двухэтажной постройке XV века

Seasons of life
Андрей Аствацатуров: Время ярких контркультур, похоже, прошло Андрей Аствацатуров: Время ярких контркультур, похоже, прошло

Стоит ли ждать появления новых бунтарей в литературе?

СНОБ
На радиоволне На радиоволне

Стильные и атмосферные апартаменты в здании бывшего НИИ радиосвязи

Идеи Вашего Дома
Моя мать — жертва: что делать, если мама постоянно тобой манипулирует Моя мать — жертва: что делать, если мама постоянно тобой манипулирует

Почему дочери и матери меняются местами?

VOICE
Открыть в приложении