«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

Тайный план Гельмута Коля Тайный план Гельмута Коля

26 ноября 1989 года в маленьком местечке в Пфальце вершилась история

Дилетант
7 способов хорошо отдохнуть: метод Далтон-Смит 7 способов хорошо отдохнуть: метод Далтон-Смит

Как научиться правильно отдыхать?

Psychologies
Новая дисциплина Новая дисциплина

Чемпионка мира, чемпионка Европы, призер Олимпийских игр – Евгения Медведева

Maxim
Анна Гусева Анна Гусева

Художник и режиссер Анна Гусева возглавила танцевальную труппу МА Dance

Собака.ru
Запорожские франты Запорожские франты

В ярком казачьем костюме нищета сочеталась с роскошью, а русское — с татарским

Дилетант
Юрий Музыченко Юрий Музыченко

Музыкант, актер театра «Лицедеи»‎ и фронтмен группы The Hatters Юрий Музыченко

Собака.ru
Защитники команды «Локомотив» Защитники команды «Локомотив»

Электровозы – основной вид тяги железных дорог России

Наука и техника
10 кинопсихологов: от худшего к лучшему 10 кинопсихологов: от худшего к лучшему

Соответствуют ли кинопсихологи реальным профессиональным требованиям?

Psychologies
Игра света и тени Игра света и тени

Рисуем здоровый румянец, острые скулы и изящный носик

Лиза
Русский музей Русский музей

Русский музей в свои почтенные 125 лет взял новый курс на выставки-блокбастеры

Собака.ru
«То любит, то игнорит»: 7 причин, по которым партнер ведет себя противоречиво «То любит, то игнорит»: 7 причин, по которым партнер ведет себя противоречиво

Почему любимый человек то полон любви и внимания, то холоден и отчужден?

Psychologies
Откуда пошло выражение «скатертью дорога»? Раньше фраза означала совершенно другое Откуда пошло выражение «скатертью дорога»? Раньше фраза означала совершенно другое

Выражение «скатертью дорога» — фразеологизм, но откуда он пошел и что значит?

ТехИнсайдер
«Папа римский и война». Отрывок из книги «Папа римский и война». Отрывок из книги

Сотрудничал ли папа римский Пий XII с Гитлером

СНОБ
«Без кота и жизнь не та»: 3 истории людей, взявших питомцев с улицы «Без кота и жизнь не та»: 3 истории людей, взявших питомцев с улицы

Истории людей, которые взяли домой животных из приютов — и не пожалели

Psychologies
Бахтиёр Эргашев: «Ташкент не прогнулся под Запад» Бахтиёр Эргашев: «Ташкент не прогнулся под Запад»

Атомная станция по российскому проекту в Узбекистане будет построена

Монокль
La grande bellezza La grande bellezza

Рассуждения о профессии реставратора и воспоминания о флорентийском наводнении

Seasons of life
Как разрушить отношения: 6 нереалистичных ожиданий Как разрушить отношения: 6 нереалистичных ожиданий

Какими должны быть отношения? Как их не испортить?

Psychologies
Как заточить терку: 3 способа, которые сделают ее почти как новую Как заточить терку: 3 способа, которые сделают ее почти как новую

Не спешите выбрасывать затупившуюся терку, ей еще можно подарить вторую жизнь

ТехИнсайдер
«Атлас»: какой получилась попытка Дженнифер Лопес освоить научную фантастику «Атлас»: какой получилась попытка Дженнифер Лопес освоить научную фантастику

«Атлас» размышляет о том, как ИИ может испортить жизнь человечества

Forbes
Лёня Немодный: Знаковый перебор Лёня Немодный: Знаковый перебор

Зачем так часто меняют дорожные знаки?

4x4 Club
6 убеждений, которые лишь усугубят вашу травму 6 убеждений, которые лишь усугубят вашу травму

Шесть распространенных неверных убеждений о психологической травме

Psychologies
Ипотечные ставки почувствовали дно Ипотечные ставки почувствовали дно

Летом рынок останется без массовых госпрограмм

Деньги
Душа на замке: почему иногда нам так трудно проявлять свои чувства Душа на замке: почему иногда нам так трудно проявлять свои чувства

Что происходит, если мы теряем контакт с нашими чувствами?

Psychologies
Владимир Лисовский Владимир Лисовский

Доктор искусствоведения и инженер-кораблестроитель Владимир Лисовский

Собака.ru
Как заставить собаку перестать есть фекалии Как заставить собаку перестать есть фекалии

Почему собаки становятся капрофагами и можно ли с этим что-то сделать?

ТехИнсайдер
Кредитор номер один Кредитор номер один

Как Евгений Ламанский модернизировал банковскую систему Российской империи

Деньги
Как удержаться на работе Как удержаться на работе

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

Лиза
5 психологических установок, которые убивают отношения 5 психологических установок, которые убивают отношения

Из-за этих стереотипов между вами и вашим партнером могут возникнуть преграды

Psychologies
Роман Михайлов Роман Михайлов

За два года Роман Михаилов выпустил шесть фильмов и готовит следующий проект

Собака.ru
Шары с градусом: как бывшая учительница из США разбогатела на готовых коктейлях Шары с градусом: как бывшая учительница из США разбогатела на готовых коктейлях

Как Меррили Кик удалось построить прибыльный бизнес алкогольных коктейлей

Forbes
Открыть в приложении