«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

Аква инкогнита Аква инкогнита

Как вода нарушает правила жидкостей

Вокруг света
Искусственная этика Искусственная этика

Об этических дилеммах, которые человечеству приходится решать прямо сейчас

СНОБ
Был ли аншлюс ГДР? Был ли аншлюс ГДР?

Читаем новый единый учебник всеобщей истории для 11 класса

Дилетант
Я никогда до этого не работала с детьми, и своих детей у меня тоже нет. Интервью с больничным клоуном Екатериной Хлебниковой Я никогда до этого не работала с детьми, и своих детей у меня тоже нет. Интервью с больничным клоуном Екатериной Хлебниковой

Как больничные клоуны помогают маленьким пациентам пережить сложный период?

СНОБ
Царь-заговор Царь-заговор

«Джон Ф. Кеннеди. Выстрелы в Далласе»: покушение на президента изменило США

Дилетант
NICA ускорит не только физику NICA ускорит не только физику

Коллайдер для разгона ионов обещает прорыв в радиоэлектронике и ядерной медицине

Монокль
«Ковёр» на Ковентри «Ковёр» на Ковентри

«Любое нападение с воздуха на гражданских противоречит законам ведения войны»

Дилетант
«Никогда еще не видал я чужой земли…» «Никогда еще не видал я чужой земли…»

Виктор Гуминский достает с полки «Путешествие в Арзрум»...

Знание – сила
Практические вопросы: Основные правила хранения шин Практические вопросы: Основные правила хранения шин

Сейчас самое время лишний раз напомнить основные правила хранения шин

4x4 Club
6 умных книг, которые читаются на одном дыхании 6 умных книг, которые читаются на одном дыхании

Книжные новинки, которые точно оценят интеллектуалы

Maxim
Для чего многим животным нужно третье веко и почему у людей его нет Для чего многим животным нужно третье веко и почему у людей его нет

Третье веко — весьма полезный орган, но почему же ей не наделен человек?

ТехИнсайдер
Таня Сафонова Таня Сафонова

Автор, художник и иллюстратор Таня Сафонова (aka Серафима Патиссон)

Собака.ru
SPF-всемогущий SPF-всемогущий

Как выбрать средства для защиты от солнца и можно ли получить «здоровый загар»?

Grazia
Эдуард Тиктинский Эдуард Тиктинский

Эдуард Тиктинский вернул к жизни (из руины!) памятник авангарда

Собака.ru
Как охладить квартиру без кондиционера: 8 способов пережить жару Как охладить квартиру без кондиционера: 8 способов пережить жару

Как понизить температуру в квартире и при этом не простудиться?

ТехИнсайдер
Больше половины россиян в крупных городах уже пользуются устройствами умного дома Больше половины россиян в крупных городах уже пользуются устройствами умного дома

Россияне всё больше используют устройства умного дома

Forbes
«Счастье в мелочах»: как научиться радоваться, если вся ваша жизнь — сплошной стресс «Счастье в мелочах»: как научиться радоваться, если вся ваша жизнь — сплошной стресс

Как приятные мелочи могут помочь сохранить эмоциональный баланс

Psychologies
Одна тысячная шанса: сколько хоккеистов и футболистов в России стали миллионерами Одна тысячная шанса: сколько хоккеистов и футболистов в России стали миллионерами

Сколько игроков добираются до большого спорта и становятся миллионерами

Forbes
Агитационный миф Агитационный миф

«Четыре души Койота»: как победить бледнолицых без Гойко Митича

Weekend
Солнечный ожог Солнечный ожог

Как защитить кожу от солнечных ожогов?

Здоровье
О бедном родителе замолвите слово О бедном родителе замолвите слово

Что делать с психологическим насилием детей над родителями

СНОБ
Фонотека Фонотека

Об альбоме Heroes и всей «берлинской трилогии» Боуи, перевернувшей поп-музыку

Правила жизни
Как выбрать оверлок: 6 характеристик, на которые стоит обратить внимание Как выбрать оверлок: 6 характеристик, на которые стоит обратить внимание

Оверлок: какой взять, чтобы и по бюджету не ударил, и выполнял свои обязанности?

CHIP
Валерий Фокин Валерий Фокин

Валерий Фокин ворвался в театральную жизнь Петербурга и Александринки в 2002-м

Собака.ru
Что такое стокгольмский синдром простыми словами: история названия и главные признаки Что такое стокгольмский синдром простыми словами: история названия и главные признаки

В чем причины стокгольмского синдрома и какие у него признаки?

Psychologies
Как избавиться от клещей и что нужно знать о паразитах? Сохраните эту памятку! Как избавиться от клещей и что нужно знать о паразитах? Сохраните эту памятку!

Что делать, если вы заметили клеща на себе или своем питомце?

ТехИнсайдер
Как ведет себя абьюзер: 8 явных маркеров Как ведет себя абьюзер: 8 явных маркеров

Основные черты и тактики, которые обычно свойственны абьюзеру

Psychologies
Новая компания. Как не нарваться на недобросовестного работодателя при поиске работы Новая компания. Как не нарваться на недобросовестного работодателя при поиске работы

Как понять, насколько компания тебе подходит, когда ищешь работу?

Лиза
Говорит Скарлетт Йоханссон: как ИИ «крадет» человеческие голоса и почему это опасно Говорит Скарлетт Йоханссон: как ИИ «крадет» человеческие голоса и почему это опасно

Кто несет ответственность за действия ИИ и как от этого защититься

Forbes
Удалить, нельзя оставить: все, что вы хотели знать о зубах мудрости Удалить, нельзя оставить: все, что вы хотели знать о зубах мудрости

Зубы мудрости: зачем они нужны, когда их стоит удалять и как за ними ухаживать?

Правила жизни
Открыть в приложении