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

Сидящие под дождём Сидящие под дождём

У насекомых и пауков особые взаимоотношения с окружающим миром

Наука и жизнь
Маргарет Этвуд: Заветы Маргарет Этвуд: Заветы

Одна из глав романа «Заветы» Маргарет Этвуд

СНОБ
Возмездие через годы Возмездие через годы

Самая успешная операция по ликвидации нацистов за всю историю «Моссада»

Дилетант
Звери навсегда Звери навсегда

История трех евреев из Бруклина, неспособных постареть

Esquire
Физика с разоблачением Физика с разоблачением

Опыты и фокусы: проверяем физику через 130 лет

Наука и жизнь
Испанские дельфины стали чаще болеть язвой желудка из-за червей-паразитов Испанские дельфины стали чаще болеть язвой желудка из-за червей-паразитов

Число случаев открытой язвы желудка у дельфинов заметно выросло

N+1
Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф

Очерк четвёртый: «Стремление к истине ценнее обладания ею»

Наука и жизнь
Ложный результат Ложный результат

Зачастую мы даже не догадываемся, как что может повлиять на результат анализа

Лиза
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
5 самых забавных научных иллюстраций: рыба в космосе и морж-супермен 5 самых забавных научных иллюстраций: рыба в космосе и морж-супермен

Некоторые научные концепции проще нарисовать, чем объяснить

Популярная механика
Властелин Европы посреди Атлантики Властелин Европы посреди Атлантики

Святая Елена стала местом смерти Наполеона и рождения наполеоновской легенды

Дилетант
Курс молодого самоизолированного бойца: оружие ближнего боя Курс молодого самоизолированного бойца: оружие ближнего боя

Продолжаем курс молодого самоизолированного бойца в домашних условиях

Популярная механика
От падучей до святости От падучей до святости

Главные события, связанные с именем царевича Дмитрия

Дилетант
«Любые отсрочки выглядят издевательскими»: что на самом деле нужно бизнесу от государства в кризис «Любые отсрочки выглядят издевательскими»: что на самом деле нужно бизнесу от государства в кризис

Каких мер поддержки бизнесу не хватает от властей в кризис

Forbes
Как модель для сборки Как модель для сборки

Шварцвальд: времена меняются, но не все в мире спешит меняться вместе с ними

Вокруг света
С места наверх С места наверх

Настоящая история человека, который первым на Земле просто взял и полетел

Популярная механика
Недоступные кредиты под 0%: почему бизнес слабо берет у банков бесплатные деньги Недоступные кредиты под 0%: почему бизнес слабо берет у банков бесплатные деньги

С апреля российские банки начали выдавать кредиты на выплату зарплаты под 0%

Forbes
«Успех — это то, что ты сам знаешь о себе». Карьерные советы зампреда правления банка «Открытие» «Успех — это то, что ты сам знаешь о себе». Карьерные советы зампреда правления банка «Открытие»

Надия Черкасова: «Получайте знания, не откладывайте работу на потом»

Forbes
Голодание, сиганизм и другие пищевые привычки гениев мира технологий Голодание, сиганизм и другие пищевые привычки гениев мира технологий

Не беремся утверждать, насколько верно выражение «ты то, что ты ешь»

GQ
«Валите отсюда». Как москвичи превратились в «понаехавших» «Валите отсюда». Как москвичи превратились в «понаехавших»

«Чумные времена» столетиями оказывают один и тот же эффект

СНОБ
Защищают ли медицинские маски на самом деле: исследование ученых Защищают ли медицинские маски на самом деле: исследование ученых

Стоит ли носить маску или лучше кашлять в сгиб локтя, как советует ВОЗ

CHIP
Норма холестерина в крови у мужчин: таблица значений для разных возрастов Норма холестерина в крови у мужчин: таблица значений для разных возрастов

Показатель, с которым не все так просто

Playboy
Что нужно знать об антибиотиках: 4 популярных мифа Что нужно знать об антибиотиках: 4 популярных мифа

На что на самом деле способны антибиотики

Популярная механика
Что делать, если во время карантина ты узнал об измене (а вы живете вместе) Что делать, если во время карантина ты узнал об измене (а вы живете вместе)

Узнавать об обмане близкого человека всегда больно

Playboy
Чужого нам не надо: «Спутник» — советский сай-фай с сильной женщиной и жутким пришельцем Чужого нам не надо: «Спутник» — советский сай-фай с сильной женщиной и жутким пришельцем

Каким вышел блокбастер, замахнувшийся на создание собственной сай-фай вселенной

Esquire
«Подушка безопасности измеряется неделями»: Эмин Агаларов о риске банкротства, кредитах в долларах и пустых ТЦ «Подушка безопасности измеряется неделями»: Эмин Агаларов о риске банкротства, кредитах в долларах и пустых ТЦ

Интервью с Эмином Алагаровым, музыкантом и вице-президентом Crocus Group

Forbes
Цветки с двусторонней симметрией быстро сориентировались после переворота Цветки с двусторонней симметрией быстро сориентировались после переворота

Цветки, у которых различаются верх и низ умеют возвращаться в прежнее положение

N+1
Как окружить себя искусством, не выходя из дома Как окружить себя искусством, не выходя из дома

9 инструкций по сборке реди-мейда

Weekend
7 возрастных изменений, которые могут стать неожиданностью 7 возрастных изменений, которые могут стать неожиданностью

К некоторым физиологическим проявлениям возраста мы не готовы

Cosmopolitan
Новые луддиты Новые луддиты

Некоторые сотрудники западных компаний протестуют против автоматизации труда

РБК
Открыть в приложении