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

Вопросы на засыпку Вопросы на засыпку

Найдите ответы на пять простых, но каверзных вопросов, призвав на помощь логику

Наука и жизнь
Охота и сельское хозяйство спровоцировали передачу звериных вирусов человеку Охота и сельское хозяйство спровоцировали передачу звериных вирусов человеку

Вирусы млекопитающих регулярно поражают человека

N+1
Переступить порог рейхстага Переступить порог рейхстага

История главного исторического здания Берлина

Наука и жизнь
«Главный принцип — не ломать себя». Давид Ян о том, какие привычки меняют качество нашей жизни «Главный принцип — не ломать себя». Давид Ян о том, какие привычки меняют качество нашей жизни

На фоне пандемии мы все резко задумались о своем здоровье и образе жизни

Forbes
Лестница… не только для рыб Лестница… не только для рыб

Зачем рыбам лестница?

Наука и жизнь
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
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
Не только ретроградный: что о тебе может рассказать твой Меркурий? Не только ретроградный: что о тебе может рассказать твой Меркурий?

В каком знаке зодиака твой Меркурий и как это можно использовать во благо

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

Очерк четвёртый: «Стремление к истине ценнее обладания ею»

Наука и жизнь
«Время работает на тебя»: Хавьер Бардем об актерской зрелости, честных эмоциях и долгих разлуках с Пенелопой Крус «Время работает на тебя»: Хавьер Бардем об актерской зрелости, честных эмоциях и долгих разлуках с Пенелопой Крус

Интервью с Хавьером Бардемом о силе жизненного опыта и актерской зрелости

Forbes
Монарх под видом демократа Монарх под видом демократа

Октавиан Август не стал повторять ошибок Цезаря

Дилетант
Цвет органов: почему машины милиции в СССР были желтые Цвет органов: почему машины милиции в СССР были желтые

СССР был одной из первых стран, которая раскрасила свой спецтранспорт

Популярная механика
«Заключить в ИТЛ на три года» «Заключить в ИТЛ на три года»

Ближайшие родственники Бориса Ельцина были осуждены за антисоветскую пропаганду

Дилетант
«Такого никогда не было»: что означает отрицательная цена на американскую нефть «Такого никогда не было»: что означает отрицательная цена на американскую нефть

Впервые в истории цены на нефть марки WTI стали отрицательными

Forbes
Из Дубая – на Марс Из Дубая – на Марс

Оригинальная российская технология конструкторов пробивает себе дорогу

Популярная механика
Как главная советская газета освещала аварию на Чернобыльской АЭС Как главная советская газета освещала аварию на Чернобыльской АЭС

Первое сообщение появилось в «Правде» через четыре дня после аварии 26 апреля

Maxim
Продукты с плесенью: спасти или выбросить Продукты с плесенью: спасти или выбросить

Можно ли удалить заплесневелую часть продукта и съесть остальное

Здоровье
Статус: «В открытом поиске» Статус: «В открытом поиске»

Что мешает женщине после 40 познакомиться с мужчиной и найти пару

Лиза
Когда изоляция – это способ колонизировать планеты Когда изоляция – это способ колонизировать планеты

Человечество смотрит всё дальше в космическое пространство

Популярная механика
Не такая, как все Не такая, как все

Мария Смольникова о чем бы поспорила с Толстым и чем ей нравится Мэрелин Монро

OK!
Комета Чурюмова — Герасименко образовалась при скользящем столкновении кометезималей Комета Чурюмова — Герасименко образовалась при скользящем столкновении кометезималей

Итоги миссии «Розетта»

N+1
Ход Козыревым Ход Козыревым

Почему Михаил Козырев не может гордиться своим культовым саундтреком к «Брату 2»

Esquire
Все по домам. О том, как новая метла зачищает «Ведомости» Все по домам. О том, как новая метла зачищает «Ведомости»

У исполняющего обязанности главного редактора «Ведомостей» беспокойная жизнь

СНОБ
Какая фитолампа лучше: советы от профи и проверенные бренды Какая фитолампа лучше: советы от профи и проверенные бренды

Как выбрать фитолампу для растений?

CHIP
Не верю! 11 фиктивных браков российских знаменитостей Не верю! 11 фиктивных браков российских знаменитостей

Некоторые замужества создаются не повелению сердца, а для получения выгоды

Cosmopolitan
Почему стареет ядерное топливо: современный подход Почему стареет ядерное топливо: современный подход

Ученые МФТИ предложили новый метод создания точных моделей топлив

Популярная механика
Прыщи — нехватка витамина А и другие бьюти-проблемы из-за дефицита элементов Прыщи — нехватка витамина А и другие бьюти-проблемы из-за дефицита элементов

За показателями каких витаминов стоит следить и какие продукты добавить в рацион

Cosmopolitan
Платёж одной строкой: предприниматель из России создал для европейцев альтернативу банкам — переводы в мессенджерах Платёж одной строкой: предприниматель из России создал для европейцев альтернативу банкам — переводы в мессенджерах

Эллиот Гойхман и его проект Zelf

VC.RU
Снаружи всех измерений: почему Егор Летов — великий Снаружи всех измерений: почему Егор Летов — великий

Что главный панк русской музыки делал снаружи всех измерений

Esquire
Диабет, рак и ВИЧ. С каким диагнозом живут знаменитости? Диабет, рак и ВИЧ. С каким диагнозом живут знаменитости?

Многие знаменитости в течение долгих лет живут с серьёзными заболеваниями

Cosmopolitan
Открыть в приложении