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

Слайд-шоу Слайд-шоу

Новые разработки и прототипы

Популярная механика
А дома лучше А дома лучше

Основатель Capital Group Павел Тё построил самую дорогую квартиру в Москве

Tatler
Закулисье процесса века Закулисье процесса века

Расширение списка злодеяний гитлеровского режима оказалось сложной задачей

Дилетант
4 драгоценных камня, которые дадут фору бриллиантам 4 драгоценных камня, которые дадут фору бриллиантам

Эти минералы могут подвинуть бриллианты с поста лучших друзей девушек

Maxim
Физика с разоблачением Физика с разоблачением

Опыты и фокусы: проверяем физику через 130 лет

Наука и жизнь
Чем дальше в лес Чем дальше в лес

Деревянные небоскребы и другие способы сделать архитектуру экологичной

AD
Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф

Очерк четвёртый: «Стремление к истине ценнее обладания ею»

Наука и жизнь
15 скрытых цитат из киноклассики в «Симпсонах» 15 скрытых цитат из киноклассики в «Симпсонах»

Симпсоны живут не пончиками едиными. Есть ещё духовная пища в пороховницах!

Maxim
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
При свете табака При свете табака

В России создали биолюминесцентные растения для науки — и красоты

N+1
Шедевр русской кухни Шедевр русской кухни

Ржаной хлеб прочно вошёл в домашний обиход наших соотечественников

Наука и жизнь
Обстоятельства времени Обстоятельства времени

Вы регулярно ухаживаете за кожей, но примерно раз в месяц что-то идет не так

Glamour
Семейские ценности Семейские ценности

Потомки старообрядцев, оказавшихся в Забайкалье в XVIII веке, сохранили веру

Вокруг света
Можно ли перемешать жидкости с помощью света Можно ли перемешать жидкости с помощью света

Как перемешивают жидкости в микрореакторах?

Популярная механика
Поля морей Поля морей

Новые технологии сельского хозяйства: фермы в океане

Популярная механика
Поворот «налево» запрещен: как победить воровство в компании Поворот «налево» запрещен: как победить воровство в компании

На вопрос, сколько воруют в вашей компании, нет точного ответа

Forbes
«Твиттер, как передозировка, может пошатнуть ваше психическое здоровье» «Твиттер, как передозировка, может пошатнуть ваше психическое здоровье»

Пора разобраться, кто тут главный: вы или ваш смартфон

GQ
5 необычных случаев из практики Зигмунда Фрейда 5 необычных случаев из практики Зигмунда Фрейда

Зигмунд Фрейд целыми днями общался со всякими несчастными психами

Maxim
Как индустрии выживают в период пандемии: ювелирно-часовой бизнес Как индустрии выживают в период пандемии: ювелирно-часовой бизнес

Проблемы, с которыми столкнулись представители ювелирно-часового бизнеса

РБК
Самые известные кроссовки из фильмов Самые известные кроссовки из фильмов

Вспоминаем, какие кеды носил ДиКаприо и какой моделью мог похвастаться Том Хэнкс

GQ
Дом на озере Дом на озере

Современный фахверк с уникальным авторским интерьером

SALON-Interior
Каково это — проводить карантин в серферской деревне в Марокко Каково это — проводить карантин в серферской деревне в Марокко

О своей самоизоляции рассказал контрибьютор Егор Лапшов

Esquire
14 детей и брак с коллегой: личная жизнь самых популярных порноактрис 14 детей и брак с коллегой: личная жизнь самых популярных порноактрис

Говоря о порноактрисах, мы редко задумываемся о том, есть ли у них семьи

Cosmopolitan
Лицо как медиум: 10 художников, которые создают маски Лицо как медиум: 10 художников, которые создают маски

Маски и по сей день вдохновляют художников, дизайнеров и скульпторов

Esquire
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
«В России надо повышать роль женщин во власти и бизнесе»: Игорь Рыбаков — про женское лидерство «В России надо повышать роль женщин во власти и бизнесе»: Игорь Рыбаков — про женское лидерство

Игорь Рыбаков о своем проекте поддержки женщин-предпринимателей

Forbes
Длинный и одинокий: почему у всех нас растет такой волос в одном и том же месте и не опасно ли это Длинный и одинокий: почему у всех нас растет такой волос в одном и том же месте и не опасно ли это

Почему появляются одиночные волоски в неожиданных местах?

Playboy
Кровавый рассвет после пандемии. Почему за кризисом может последовать большой передел собственности Кровавый рассвет после пандемии. Почему за кризисом может последовать большой передел собственности

Какие схемы поглощений используются «захватчиками» чаще всего?

Forbes
От ценников до смартфонов и цветных ридеров: как развивается технология электронных чернил От ценников до смартфонов и цветных ридеров: как развивается технология электронных чернил

Рассказ о принципе работы электронных чернил, изобретателях и сферах применения

VC.RU
«Господин пять процентов». Как торговец нефтью и создатель Shell скупал сокровища в Эрмитаже «Господин пять процентов». Как торговец нефтью и создатель Shell скупал сокровища в Эрмитаже

Галуст Гюльбенкян скупал полотна из коллекции Эрмитажа

Forbes
Открыть в приложении