«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

«Это жизни наших ребят» «Это жизни наших ребят»

Воспоминания Анатолия Черняева: Афганская война, январь 1989 года

Дилетант
Как поднять самооценку после того, как вас бросили: рекомендации психолога Как поднять самооценку после того, как вас бросили: рекомендации психолога

Как восстановить самооценку после тяжелого разрыва?

Psychologies
Новая дисциплина Новая дисциплина

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

Maxim
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
Царь-заговор Царь-заговор

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

Дилетант
Дышащие под водой Дышащие под водой

Могут ли, с точки зрения науки, человекоподобные существа жить под водой?

Вокруг света
Булгаковское Средневековье Булгаковское Средневековье

Что роман «Мастер и Маргарита» унаследовал от Средневековья

Вокруг света
Лето – это любовь Лето – это любовь

Городские локации и природные места, которые приятно посетить вместе с любимым

Лиза
Как разрушить отношения: 6 нереалистичных ожиданий Как разрушить отношения: 6 нереалистичных ожиданий

Какими должны быть отношения? Как их не испортить?

Psychologies
Вернет ли искусственный интеллект веру инвесторов в EdTech Вернет ли искусственный интеллект веру инвесторов в EdTech

Вернется ли интерес у инвесторов к EdTech-компаниям?

Forbes
«Долгосрочные отношения, вне зависимости от масштаба бизнеса и сферы деятельности» «Долгосрочные отношения, вне зависимости от масштаба бизнеса и сферы деятельности»

Как работать с массовым сегментом и почему важно сохранять каналы коммуникации

Деньги
Семь причин выпадения волос Семь причин выпадения волос

Почему волос становится в разы меньше, они тускнеют и редеют?

Здоровье
Лечение мышьяком, пытки и стерилизация: как в США принудительно лечили женщин от ЗППП Лечение мышьяком, пытки и стерилизация: как в США принудительно лечили женщин от ЗППП

Как в XX веке в США боролись с распространением ЗППП

Forbes
Академия Русского балета имени Вагановой Академия Русского балета имени Вагановой

Академию Русского балета им. Вагановой 11 лет назад возглавил Николай Цискаридзе

Собака.ru
Древнего кочевника похоронили с бараньим черепом на месте головы Древнего кочевника похоронили с бараньим черепом на месте головы

Ученые описали необычное погребение, которое раскопали в Горном Алтае

N+1
Модель для прогнозирования штормовых приливов, использует ИИ и законы физики Модель для прогнозирования штормовых приливов, использует ИИ и законы физики

Как законы физики помогают в обучении и совершенствовании ИИ-моделей

ТехИнсайдер
Что делать, если руководитель — нарцисс: советы клинического психолога Что делать, если руководитель — нарцисс: советы клинического психолога

Даже у такого токсичного босса можно чему-то научиться

Psychologies
Какой тип людей сует нос в чужую жизнь? Какой тип людей сует нос в чужую жизнь?

Почему некоторым людям нужно обязательно знать, как кто живет и чем занимается

Psychologies
7 способов почистить пригоревшую посуду: рейтинг самых эффективных 7 способов почистить пригоревшую посуду: рейтинг самых эффективных

Как почистить пригоревшую посуду

VOICE
«Я больше никого бы не нашла»: к чему приводит вынужденный брак «Я больше никого бы не нашла»: к чему приводит вынужденный брак

Следование «общепринятому» сценарию — брак, семья, дети — может дорого обойтись

Psychologies
Александр Смекалин: «Цель АИРР — быть катализатором инновационного развития регионов» Александр Смекалин: «Цель АИРР — быть катализатором инновационного развития регионов»

Как АИРР помогает регионам добиваться высоких результатов

ФедералПресс
От красоты до гениальности: как голливудская актриса Хеди Ламарр придумала Wi-Fi От красоты до гениальности: как голливудская актриса Хеди Ламарр придумала Wi-Fi

Как Хеди Ламарр придумала технологию, которую сейчас используют Wi-Fi и GPS

ТехИнсайдер
Моя мать — жертва: что делать, если мама постоянно тобой манипулирует Моя мать — жертва: что делать, если мама постоянно тобой манипулирует

Почему дочери и матери меняются местами?

VOICE
«Природа — наш секс-партнер»: что такое экосексуальность и почему она стала трендом «Природа — наш секс-партнер»: что такое экосексуальность и почему она стала трендом

Экосексуальность: что за собой скрывают столь необычные предпочтения?

Psychologies
Возвращение в Вестерос: каким получился второй сезон «Дома Дракона» Возвращение в Вестерос: каким получился второй сезон «Дома Дракона»

Второй сезон «Дома Дракона»: разглядываем дьявола в деталях

Forbes
А, В, С-план А, В, С-план

Какие 3 шага отделяют нас от стройности?

Лиза
Как правильно есть продукты, улучшающие потенцию Как правильно есть продукты, улучшающие потенцию

Врач назвал мощные природные афродизиаки, но предупредил, что есть нюансы

Maxim
Corso & Co Corso & Co

Как культурное комьюнити Eterotopie вдыхает новую жизнь в древнюю Флоренцию

Seasons of life
«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
В тайском ресторане уже 50 лет варят буквально один и тот же суп! Узнайте, что в нем особенного В тайском ресторане уже 50 лет варят буквально один и тот же суп! Узнайте, что в нем особенного

Что такое тайский вечный суп?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении