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

Восток и его обитатели Восток и его обитатели

В озере Восток под ледовым щитом Антарктиды есть жизнь

Популярная механика
Не обмани: 12 вещей, о которых нельзя лгать в кабинете врача Не обмани: 12 вещей, о которых нельзя лгать в кабинете врача

Врачу нужно говорить только правду, ведь от этого зависит ваше здоровье

Cosmopolitan
Летающий мопед Летающий мопед

Автожиры: полет над вулканом и не только.

Популярная механика
Как получить чек от миллиардера? Стартапы, в которые вложились участники списка Forbes Как получить чек от миллиардера? Стартапы, в которые вложились участники списка Forbes

Каждый начинающий предприниматель мечтает получить бизнесмена в наставники

Forbes
Память — главная функция мозга Память — главная функция мозга

Отвечает директор Научного центра неврологии РАН академик Михаил Пирадов

Наука и жизнь
«Угандийские неудержимые»: как в Африке снимают боевики за 200 долларов «Угандийские неудержимые»: как в Африке снимают боевики за 200 долларов

Вакаливуд — киностудию из трущоб Уганды, снимающую невероятные фильмы

Maxim
Гигантская. Критические дни Бетельгейзе Гигантская. Критические дни Бетельгейзе

Разбираемся с причинами глубокого «обморока» Бетельгейзе

Наука и жизнь
Обезлесение Европы связали с миграцией индоевропейцев Обезлесение Европы связали с миграцией индоевропейцев

Распространение генома представителей ямной культуры совпало с поредением лесов

N+1
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
Сценарий Людмилы Улицкой «Чума» по мотивам событий 1939 года в Москве Сценарий Людмилы Улицкой «Чума» по мотивам событий 1939 года в Москве

Отрывок из киносценария «Чума» Людмилы Улицкой

СНОБ
Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф

Очерк четвёртый: «Стремление к истине ценнее обладания ею»

Наука и жизнь
«Мария-Антуанетта из Tesla»: Илон Маск может получить самую большую зарплату в жизни в разгар кризиса «Мария-Антуанетта из Tesla»: Илон Маск может получить самую большую зарплату в жизни в разгар кризиса

Илон Маск может получить свое самое большое в жизни вознаграждение

Forbes
Иллюзия успеха Иллюзия успеха

Четыре истории о талантливых мастерах пускать пыль в глаза

Популярная механика
Здоровая спина Здоровая спина

Эти упражнения помогут укрепить мышцы спины и позвоночник

Домашний Очаг
Миротворец-империалист Миротворец-империалист

Весь период правления Никита Сергеевич отчаянно боролся за мир

Дилетант
Лариса Гузеева рассказала, как ей разрешили «гулять по буфетам» Первого канала Лариса Гузеева рассказала, как ей разрешили «гулять по буфетам» Первого канала

Первый канал отмечает юбилей: 25 лет в эфире

Cosmopolitan
Наедине с собой Наедине с собой

Наша колумнистка пообщалась в Лос-Анджелесе с актрисой Ириной Антоненко

OK!
Планетолог разрешил глубинные океаны магмы на Венере Планетолог разрешил глубинные океаны магмы на Венере

Ученый предложил для Венеры новую модель эволюции внутренней структуры

N+1
Что на самом деле случилось 18 апреля 1930 года Что на самом деле случилось 18 апреля 1930 года

Новости «дня без новостей»

Weekend
Алкогений: Серж Генсбур Алкогений: Серж Генсбур

Жизнь Сержа Генсбура была непритворным публичным суицидом

Maxim
Как перестать осуждать тех, чья реакция на карантин отличается от нашей Как перестать осуждать тех, чья реакция на карантин отличается от нашей

Любовь откроет в нас новые силы и ресурсы, чтобы пережить карантин

Psychologies
Деньги на ветер: 9 покупок, которые вредят семейному бюджету Деньги на ветер: 9 покупок, которые вредят семейному бюджету

Сначала спросите у себя: «А оно мне нужно?»

Cosmopolitan
Взгляд Франции на Вторую мировую войну: между амнезией и лоботомией Взгляд Франции на Вторую мировую войну: между амнезией и лоботомией

Культурная и экономическая экспансия США переформатировала историю Франции

Эксперт
Вирус заставил пчел распространять его в чужих колониях Вирус заставил пчел распространять его в чужих колониях

Заражение пчел вирусом острого паралича изменяет их социальные взаимодействия

N+1
Йес, мем Йес, мем

В условиях самоизоляции и закрытых галерей главным искусством становится мем

Собака.ru
«Мы кормим врачей, а заказы для них кормят нас»: как еда для медиков в Коммунарке спасает пекарню от разорения «Мы кормим врачей, а заказы для них кормят нас»: как еда для медиков в Коммунарке спасает пекарню от разорения

Фьючерсы на пирожки, антикризисное меню, поставки еды в Коммунарку

Forbes
Добро пожаловать в онлайн: должен ли художник быть популярным в интернете Добро пожаловать в онлайн: должен ли художник быть популярным в интернете

Нужна ли такая популярность художнику и чем соцсети могут помочь арт-карьере

РБК
Твердотельный квантовый компьютер заработал при температуре выше кельвина Твердотельный квантовый компьютер заработал при температуре выше кельвина

При таких температурах квантовые вычисления становятся простыми и дешевыми

N+1
«Полный хаос». Автор «И повсюду тлеют пожары» Селеста Инг — об эпидемии и сериале с Риз Уизерспун «Полный хаос». Автор «И повсюду тлеют пожары» Селеста Инг — об эпидемии и сериале с Риз Уизерспун

Писательница Селеста Инг об экранизации своей книги и дебюте в кино

Forbes
«Май будет еще хуже»: как выживают в кризис продавцы роскоши в России «Май будет еще хуже»: как выживают в кризис продавцы роскоши в России

Как себя чувствует премиальный ретейл в период пандемии и кризиса

Forbes
Открыть в приложении