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

Рыбий ход Рыбий ход

Как решаются экологические проблемы, создаваемые плотинами и дамбами?

Наука и жизнь
Тени прошлого: когда старые травмы напоминают о себе Тени прошлого: когда старые травмы напоминают о себе

Происходит что-то болезненное, и вас словно отбрасывает назад

Psychologies
Стая товарищей Стая товарищей

Рассказ Елены Первушиной

Наука и жизнь
Муха на стене: что значит изолироваться по-настоящему Муха на стене: что значит изолироваться по-настоящему

Для чего нас на самом деле нужна самоизоляция и что значит быть «мухой на стене»

РБК
Гигантская. Критические дни Бетельгейзе Гигантская. Критические дни Бетельгейзе

Разбираемся с причинами глубокого «обморока» Бетельгейзе

Наука и жизнь
«20 кг любви»: истории людей, взявших питомцев с улицы «20 кг любви»: истории людей, взявших питомцев с улицы

Личные истории москвичей, которые взяли собак и кошек из приютов и не пожалели

Psychologies
Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф

Очерк четвёртый: «Стремление к истине ценнее обладания ею»

Наука и жизнь
Как перестать осуждать тех, чья реакция на карантин отличается от нашей Как перестать осуждать тех, чья реакция на карантин отличается от нашей

Любовь откроет в нас новые силы и ресурсы, чтобы пережить карантин

Psychologies
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
9 мифов об Альберте Эйнштейне 9 мифов об Альберте Эйнштейне

Правда и мифы о создателе теории относительности

Вокруг света
После «оттепели». «Способ неопасного диссидентства» После «оттепели». «Способ неопасного диссидентства»

Юлию, оставшуюся фактически сиротой, удочерили старшие Хрущёвы

Дилетант
10 самых перспективных российских предпринимателей моложе 30 лет 10 самых перспективных российских предпринимателей моложе 30 лет

Номинанты в рейтинг самых перспективных россиян до 30 лет

Forbes
Новая «Арктика» Новая «Арктика»

Атомоходы ЛК-60Я заменят ледоколы прошлых поколений

Популярная механика
Колонка Esquire: «Мне скоро 30, а я все еще играю в The Sims» Колонка Esquire: «Мне скоро 30, а я все еще играю в The Sims»

Можно ли отказаться от виртуального мира игры The Sims в пользу реального?

Esquire
На понятном языке На понятном языке

Как появился Kotlin, и правда ли, что он идеален для программирования

Популярная механика
«Водители соглашаются на все». Мошенники придумали новую схему «Водители соглашаются на все». Мошенники придумали новую схему

Мошенники просят по 5–7 тысяч рублей, но, получив деньги, они исчезают

РБК
Не подходи ко мне Не подходи ко мне

Могут ли родители, не обесценивая чувств ребенка, помочь преодолеть обидчивость

Добрые советы
Психотерапевты, культурологи и антропологи о том, как пережить самоизоляцию и что нас ждет после нее Психотерапевты, культурологи и антропологи о том, как пережить самоизоляцию и что нас ждет после нее

Как облегчить себе жизнь в режиме самоизоляции?

Forbes
Окно пандемии: инвестирование с мозгами, или время новых возможностей Окно пандемии: инвестирование с мозгами, или время новых возможностей

Впервые за последние 10 лет сменилась парадигма инвестирования

Forbes
Уме Турман - 50! Авария, преследование и другие подробности ее насыщенной жизни Уме Турман - 50! Авария, преследование и другие подробности ее насыщенной жизни

Вспоминаем интересные моменты из насыщенной биографии Умы Турман

Cosmopolitan
Как Китай пытается выяснить реальные масштабы пандемии Как Китай пытается выяснить реальные масштабы пандемии

Власти Китая разворачивают новую программу тестирования

Forbes
Бесполезные машины механика Ника Ремеджа: торжество абсурда Бесполезные машины механика Ника Ремеджа: торжество абсурда

Ржавые колеса, полиэтиленовые пакеты, стоптанная обувь – в дело идет все

Популярная механика
Александр Молочников: «Я почти не огорчаюсь из-за актерских неудач» Александр Молочников: «Я почти не огорчаюсь из-за актерских неудач»

Интервью с актером Александром Молочниковым

Grazia
T-клетки указали на болезнь Паркинсона до появления симптомов T-клетки указали на болезнь Паркинсона до появления симптомов

T-клетки могут стать маркером развития болезни Паркинсона до появления симптомов

N+1
Роскошный мужчина с повязкой на глазу: как возник один из самых успешных рекламных образов в мужской моде XX века Роскошный мужчина с повязкой на глазу: как возник один из самых успешных рекламных образов в мужской моде XX века

Одна из самых громких рекламных кампаний мужской моды XX века

Esquire
Бокс как балет. Как основатели Brothers Boxing Club изменили наше представление о драках в перчатках и без Бокс как балет. Как основатели Brothers Boxing Club изменили наше представление о драках в перчатках и без

Основатели Brothers Boxing Club рассказали, как и за что им приходилось бороться

Forbes
Он того стоит! Он того стоит!

Рассказываем, почему Цюрих представляет интерес не только для финансовых воротил

Cosmopolitan
Красивый дьявол на улицах Нью-Йорка: почему «Американский психопат» Эллиса — на самом деле комедия Красивый дьявол на улицах Нью-Йорка: почему «Американский психопат» Эллиса — на самом деле комедия

Почему «Американский психопат» Брета Истона Эллиса — лучшая сатира XX века

Esquire
14 киноляпов из голливудских блокбастеров 14 киноляпов из голливудских блокбастеров

Ляпы в известных голливудских фильмах

Maxim
Самые модные мужчины в кино: небанальный список фильмов Esquire Самые модные мужчины в кино: небанальный список фильмов Esquire

Вы не увидите здесь Дона Дрейпера, Джея Гэтсби и других узнаваемых киногероев

Esquire
Открыть в приложении