Сверхновая звезда

Возможно, завтра они вспыхнут

Существует целый список, в который включены кандидаты в сверхновые звёзды. Конечно, достаточно сложно определить, когда именно произойдет взрыв. Вот ближайшие из известных:

  • IK Пегаса. Двойная звезда расположена в созвездии Пегас на удалении от нас до 150 световых лет. Её спутник – массивный белый карлик, который уже перестал производить энергию посредством термоядерного синтеза. Когда главная звезда превратится в красный гигант и увеличит свой радиус, карлик начнёт увеличивать массу за счёт неё. Когда его масса достигнет 1,44 солнечной, может произойти взрыв сверхновой.
  • Антарес. Красный сверхгигант в созвездие Скорпиона, от нас до него 600 световых лет. Компанию Антаресу составляет горячая голубая звезда.
  • Бетельгейзе. Подобный Антаресу объект, находится в созвездии Орион. Расстояние до Солнца от 495 до 640 световых лет. Это молодое светило (около 10 миллионов лет), но считается, что оно достигло фазы выгорания углерода. Уже в течение одного-двух тысячелетий мы сможем полюбоваться взрывом сверхновой.

Химическая эволюция и воздействие на межзвёздную среду

Химическая эволюция Вселенной. Происхождение элементов с атомным номером выше железа

Основная статья: Нуклеосинтез

Взрывы сверхновых — основной источник пополнения межзвёздной среды элементами с атомными номерами больше (или, как говорят, тяжелее) He. Однако процессы, их породившие, для различных групп элементов и даже изотопов свои.

  1. Практически все элементы тяжелее He и до Fe — результат классического термоядерного синтеза, протекающего, например, в недрах звёзд или при взрыве сверхновых в ходе p-процесса. Тут стоит оговориться, что крайне малая часть всё же была получена в ходе первичного нуклеосинтеза.
  2. Все элементы тяжелее 209Bi — это результат r-процесса.
  3. Происхождение же прочих является предметом дискуссии, в качестве возможных механизмов предлагаются s-, r-, ν-, и rp-процессы.

Структура и процессы нуклеосинтеза в предсверхновой и в следующее мгновение после вспышки для звезды 25M, масштаб не соблюдён.

R-процесс

Основная статья: R-процесс

r-проце́сс — это процесс образования более тяжёлых ядер из более лёгких путём последовательного захвата нейтронов в ходе (n,γ) реакций; продолжается до тех пор, пока темп захвата нейтронов выше, чем темп β−-распада изотопа. Иными словами среднее время захвата n нейтронов τ(n,γ) должно быть:

τ(n,γ)≈1nτβ,{\displaystyle \tau (n,\gamma )\approx {\frac {1}{n}}\tau _{\beta },}

где τβ — среднее время β-распада ядер, образующих цепочку r-процесса. Это условие накладывает ограничение на плотность нейтронов, так как:

τ(n,γ)≈(ρ(σnγ,vn)¯)−1{\displaystyle \tau (n,\gamma )\approx \left(\rho {\overline {(\sigma _{n\gamma },v_{n})}}\right)^{-1}}

где (σnγ,vn)¯{\displaystyle {\overline {(\sigma _{n\gamma },v_{n})}}} — произведение сечения реакции (n,γ) на скорость нейтрона относительно ядра мишени, усреднённое по максвелловскому спектру распределения скоростей.
Учитывая что, r-процесс происходит в тяжёлых и средних ядрах, 0,1 с < τβ < 100 с, то для n ~ 10 и температуры среды T = 109K, получим характерную плотность:

ρ≈2⋅1017{\displaystyle \rho \approx 2\cdot 10^{17}} нейтронов/см3.

Такие условия достигаются в:

  • ударной волне, которая, проходя по гелиевому и неоновому слоям, вызывает реакцию 22Ne+4He→25Mg+1n{\displaystyle \mathrm {^{22}Ne} +\mathrm {^{4}He} \rightarrow \mathrm {^{25}Mg} +\mathrm {^{1}n} } с требуемой концентрацией нейтронов.
  • центральной части массивной звезды, находящейся в стадии предсверхновой. Там образуется большое количество нейтронов и α{\displaystyle \displaystyle \mathrm {\alpha } }-частиц при фоторасщеплении железа 56Fe+γ→134He+41n{\displaystyle \mathrm {^{56}Fe} +\mathrm {\gamma } \rightarrow 13\,\mathrm {^{4}He} +4\,\mathrm {^{1}n} } на заключительной стадии эволюции.

ν-процесс

Основная статья: ν-процесс

ν-процесс — это процесс нуклеосинтеза, через взаимодействие нейтрино с атомными ядрами. Возможно, он ответственен за появление изотопов 7Li, 11B, 19F, 138La и 180Ta.

Как отыскать звёзды сверхнового типа

Сверхновая звезда может обнаружена достаточно просто. В кругах учёных для этих целей используют специальные приборы. Некоторые из них требуются для того, чтобы обеспечить наблюдение за видимым светом после взрыва, а другие способствуют отслеживанию рентгеновских лучей и гамма-лучей. Получение изображений происходит за счёт телескопов Хаббл и Чандра.

В июле 2012 г. стал работать телескоп, способствующий фокусированию световых потоков в области высоких энергетических элементов. Речь ведётся непосредственно о миссии NUSTAR, которая обеспечивает поиск разрушившихся звёзд, чёрных дыр, остатков сверхновых объектов. Каждый может помочь учёному миру, не становясь узким специалистом. В 2008 г. сверхновое светило было найдено обычным подростком. А в 2011 году данное наблюдение с лёгкостью смогла повторить девочка 10 лет из Канады.

Сверхновая SN 1572

Типы сверхновых звезд

Стоит отметить, что их обозначение начинается с вида (SN) и года открытия. А оканчивается буквами, которые указывают на порядковый номер объекта в данном году. К примеру, по времени их сначала именуют от А до Z, затем используют аа, ab, ac и др.Разумеется, представители одного вида тел никогда не могут быть абсолютно идентичными. Они отличаются друг от друга. Главным образом, различается их светимость, природа происхождения, то есть образование.Итак, выделяют два вида:

I тип: в двойной системе (из белого карлика и более массивного компаньона) вещество переходит к карликовому компоненту. В результате происходит взрыв, сжатие и формирование нейтронного светила.

Что интересно, в их спектре нет водорода. По этому показателю, основываясь на состав, их делят на подтипы Ia, Ib и Ic.

Сверхновая типа Ib SN 2008D

К тому же, период пика яркости длится примерно два или три дня. Но отмечается высокий уровень блеска.

II тип: гигант или сверхгигант большой массивности взрывается и его ядро коллапсирует. Его элементы очень быстро разлетаются в разные стороны.

Правда, в таких объектах в спектре наблюдаются линии водорода. Также группируются на подтипы: II-L, II-P, IIb и IIn.

Кроме того, второму типу свойственно более продолжительное увеличение яркости. Хотя она ниже и быстрее уменьшается в отличие от первого вида.

Как получаются новые сверхновые звезды

По данным учёных, внутри светила происходит резкое повышение массы вещества, которое участвует в термоядерных реакциях. Проще говоря, возникает взрыв. Однако такое явление случается в кратных звёздных системах. А вот, например, звезда главной последовательности (её процессы) находится в равновесии и не может спровоцировать вспышку.

Какая звезда превращается в сверхновую?

В действительности, взрыв сверхновой звезды имеет природу отличающуюся от других вспышек.Как оказалось, линии водорода в их спектрах отсутствуют. А значит в таких звёздных телах на этапе, предшествующему вспыхиванию, его очень мало. Однако масса вырабатываемого ими вещества довольно высокая. Она, в основном, состоит из углерода, кислорода и другие тяжёлых элементов.Кроме того, при спектральном анализе наблюдается смещение линии кремния. Что показывает на происходящие во время выброса ядерные реакции.Итак, возникает предположение о том, что в прошлом сверхновая звезда была карликом. Вероятнее всего, белым углеродно-кислородным представителем.

Белый карлик

Влияние на Землю

Сверхновая звезда, взорвавшись поблизости, естественно, не может не повлиять на нашу планету. Например, Бетельгейзе, взорвавшись, увеличит яркость примерно в 10 тысяч раз. Несколько месяцев звезда будет иметь вид сияющей точки, по яркости подобной полной Луне. Но если какой-либо полюс Бетельгейзе будет обращён на Землю, то она получит от звезды поток гамма-лучей. Усилятся полярные сияния, уменьшится озоновый слой. Это может оказать очень негативное влияние на жизнь нашей планеты. Всё это только теоретические расчёты, каким же фактически будет эффект взрыва этого супергиганта, точно сказать нельзя.

Смерть звезды, так же, как и жизнь, иногда бывает очень красивой. И пример тому – сверхновые звёзды. Их вспышки мощны и ярки, они затмевают все светила, что расположены рядом.

Исторические сверхновые в нашей Галактике (наблюдавшиеся)

СверхноваяДата вспышкиСозвездиеМакс. блескРасстояние (св. года)Тип вспышкиДлительность видимостиОстатокПримечания
SN 185185, 7 декабряЦентавр-83000Ia ?8 — 20 месяцевG315.4-2.3 (RCW 86)китайские летописи: наблюдалась рядом с Альфой Центавра.
SN 369369не известноне известноне известноне известно5 месяцевне известнокитайские летописи: положение известно очень плохо. Если она находилась вблизи галактического экватора, весьма вероятно, что это была сверхновая, если же нет, она, скорее всего, была медленной новой.
SN 386386Стрелец+1.516,000II ?2-4 месяцаG11.2-0.3китайские летописи
SN 393393Скорпион34000не известно8 месяцевнесколько кандидатуркитайские летописи
SN 10061006, 1 маяВолк-7,57200Ia18 месяцевSNR 1006швейцарские монахи, арабские учёные и китайские астрономы.
SN 10541054, 4 июляТелец-66300II21 месяцКрабовидная туманностьна Ближнем и Дальнем Востоке (в европейских текстах не значится, не считая туманных намёков в ирландских монастырских хрониках).
SN 11811181, августКассиопея-18500не известно6 месяцевВозможно, 3C58 (G130.7+3.1)труды профессора Парижского университета Александра Некэма, китайские и японские тексты.
SN 15721572, 6 ноябряКассиопея-47500Ia16 месяцевОстаток сверхновой ТихоЭто событие зафиксировано во многих европейских источниках, в том числе и в записях молодого Тихо Браге. Правда, он заметил вспыхнувшую звезду лишь 11 ноября, но зато следил за ней целых полтора года и написал книгу «De Nova Stella» («О новой звезде») — первый астрономический труд на эту тему.
SN 16041604, 9 октябряЗмееносец-2.520000Ia18 месяцевОстаток сверхновой КеплераС 17 октября её стал изучать Иоганн Кеплер, который, изложил свои наблюдения в отдельной книге.
SN 16801680, 16 августаКассиопея+610000IIbне известно (не более недели)Остаток Сверхновой Кассиопея Азамечена Флэмстидом, занес в свой каталог звезду, как 3 Cas.

Наблюдение за сверхновыми

Сверхновая SN 1987A

Сверхновые взрывы являются крайне редкими явлениями. В нашей галактике, содержащей более сотни миллиардов звёзд, происходит всего лишь несколько вспышек за столетие. Согласно летописным и средневековым астрономическим источникам, за последние две тысячи лет были зафиксированы лишь шесть сверхновых, видимых невооруженным глазом. Современным астрономам ни разу не доводилось наблюдать сверхновых в нашей галактике. Наиболее ближайшая произошла в 1987 в Большом Магеллановым Облаке, в одном из спутников Млечного Пути. Каждый год учёные наблюдают до 60 сверхновых, происходящих в других галактиках.

Именно из-за этой редкости сверхновые практически всегда наблюдаются уже в момент вспышки. События, предшествующие ей почти никогда не наблюдались, поэтому природа сверхновых до сих пор во многом остаётся загадочной. Современная наука не способна достаточно точно спрогнозировать сверхновые. Любая звезда-кандидат способна вспыхнуть лишь через миллионы лет. Наиболее интересна в этом плане Бетельгейзе, которая имеет вполне реальную возможность озарить земное небо на нашем веку.

Построение детального описания

Теория сверхновых Ia

Помимо неопределённостей в теориях сверхновых Ia, описанных выше, много споров вызывает сам механизм взрыва. Чаще всего модели можно разделить по следующим группам:

  • Мгновенная детонация.
  • Отложенная детонация.
  • Пульсирующая отложенная детонация.
  • Турбулентное быстрое горение.

По крайней мере для каждой комбинации начальных условий перечисленные механизмы можно встретить в той или иной вариации. Но этим круг предложенных моделей не ограничивается. В качестве примера можно привести модели, когда детонируют сразу два белых карлика. Естественно, это возможно только в тех сценариях, когда оба компонента проэволюционировали.

Гиперновая звезда

Основная статья: Гиперновая звезда

Гиперновая — редкий тип сверхновой, существенно более яркий и активный, чем обычные сверхновые. Примерами являются 1997ef (тип Ic) и 1997cy (тип IIn). Гиперновые образуются различными способами: релятивистские струи в процессе образования чёрной дыры при возврате материи на ядро нейтронной звезды – модель коллапсара; взаимодействие с плотной оболочкой околозвездной материи — модель CSM (англ.: CircumStellar Material); огромные парно-нестабильные сверхновые; возможны другие модели, такие как двойная и кварковая звезда.

Звёзды с изначальными массами примерно от 25 до 90 масс Солнца имеют ядра достаточно крупные, чтобы после взрыва сверхновой материя возвращалась к ядру нейтронной звезды и формировала чёрную дыру. Во многих случаях это уменьшает яркость сверхновой, а при массе выше 90 Mʘ звезда превращается непосредственно в чёрную дыру без взрыва сверхновой. Но если прародитель вращается достаточно быстро, падающая материя генерирует релятивистские струи, которые излучают больше энергии, чем первоначальный взрыв. Они также могут быть видны непосредственно, если излучаются в нашу сторону, создавая впечатление ещё более светящегося объекта. В некоторых случаях они могут генерировать гамма-всплески, хотя не все гамма-всплески происходят от сверхновых.

В некоторых случаях сверхновая звезда II типа возникает, когда звезда окружена очень плотным облаком материи, выброшенным, вероятно, во время вспышек голубых переменных. Эта материя ударного взрыва становится более яркой, чем стандартная сверхновая. Вероятно, существует диапазон светимостей для этих сверхновых типа IIn с самой яркой в виде гиперновой.

Парно-нестабильные сверхновые возникают, когда кислородное ядро в чрезвычайно массивной звезде становится достаточно горячим, чтобы гамма-излучение спонтанно порождало электрон-позитронные пары. Это приводит к коллапсу ядра, но когда коллапс железного ядра вызывает эндотермический синтез с более тяжёлыми элементами, коллапс кислородного ядра создаёт стремительный экзотермический синтез, который окончательно разрушает звезду. Выделенная общая энергия зависит от изначальной массы, при этом большая часть ядра преобразуется в 56Ni и выбрасывается, что затем приводит к сверхновой в течение нескольких месяцев. В конце пути звезды с массой около 140 Mʘ образуют сверхновые, которые являются долгоживущими, но в остальном типичными, в то время как звёзды с наивысшей массой около 250 Mʘ производят сверхновые чрезвычайно яркие, а также очень долгоживущие, — гиперновые. Более массивные звёзды умирают от фотоядерных превращений. На эту стадию могут попасть только звёзды населения III с очень низкой металличностью. Звёзды с более тяжёлыми элементами более тусклые и сбрасывают свои внешние слои, пока они не станут достаточно маленькими, чтобы взорваться как нормальная сверхновая Ib/c типа. Считается, что даже в нашей галактике слияния старых звёзд с низкой металличностью могут образовывать массивные звёзды, способные превратиться в парно-нестабильную сверхновую.

Взорвется ли Бетельгейзе?

Как известно, гигантские звезды умирают весьма драматичным образом — их последние мгновения жизни связаны с мощнейшим катаклизмом — взрывом сверхновой и созданием яркой туманности из газа и пыли. Ядро умирающей звезды превращается в так называемую нейтронную звезду, которая представляет собой чрезвычайно плотный космический объект. Если размеры погибшей звезды были огромными даже по космическим меркам, на месте ее гибели образуется черная дыра — самый странный объект во Вселенной, обладающий мощнейшей силой притяжения. К счастью для нас, звезда Бетельгейзе, ввиду своих размеров, должна была закончить свою жизнь в виде сверхновой со всеми вытекающими оттуда последствиями, однако по каким-то причинам этого не происходит. Согласно статье, опубликованной на портале livescience.com, Бетельгейзе, вероятно, столь оригинальным образом постепенно входит в конечную фазу сверхновой, тускнея до тех пор, пока постепенно не схлопнется, спровоцировав мощнейший выброс энергии. Из-за того, что звезда расположена на расстоянии 642,5 световых лет от Земли, взрыв сверхновой будет виден даже с поверхности нашей планеты, представляя собой самый яркий объект на ночном небе в течение нескольких недель. Ученые считают, что подобное явление станет вторым в истории человечества наблюдаемым взрывом умирающего объекта после аналогичного события, произошедшего в 1054 году н.э. Считается, что именно тогда произошел взрыв звезды, породившей современную Крабовидную туманность.

Взрыв, который привел к рождению Крабовидной туманности, был виден с поверхности Земли в 1054 году н.э.

Исследователи считают, что в том, что умирающая звезда тускнеет — нет ничего удивительного. Все дело в том, что Бетельгейзе относится к классу так называемых переменных звезд — звезд, чей блеск меняется с течением времени. Вместе с тем, несмотря на то, что звезда может взорваться уже сегодня вечером, снижение ее яркости может указывать на наличие весьма интересных физических процессов, происходящих внутри Бетельгейзе. Так, внутренняя нестабильность может частично объяснить появление волн энергии внутри звезды, перемещая вещество изнутри наружу и попеременно заставляя звезду то расширяться, то сжиматься. Кроме того, изменения в яркости космического объекта могут происходить и из-за его магнитной деятельности, которую весьма трудно смоделировать при помощи современного оборудования. Как бы то ни было, ближайшая к Звезде сверхновая уже готова вот-вот взорваться, продемонстрировав жителям Земли по-настоящему грандиозное космическое зрелище. А главное — абсолютно безопасное.

Белый карлик, «воскрешающий» себя за счет звезды-компаньона

Питаться энергией другого объекта это вампиризм?

Космическое рентгеновское излучение может быть мягким и жестким. Для мягкого требуется всего лишь нагретый до нескольких сотен тысяч градусов газ. Жесткое требует настоящих космических «печей», разогретых до десятков миллионов градусов.

Оказывается, что есть еще и «супермягкое» рентгеновское излучение. Его могут создавать белые карлики, ну или по крайней мере один, о котором сейчас пойдет речь. Этим объектом является ASASSN-16oh. Изучив его спектр, ученые обнаружили наличие низкоэнергетических фотонов мягкого рентгеновского диапазона. Сначала ученые предположили, что причиной этого являются непостоянные термоядерные реакции, которые могут запускаться на поверхности белого карлика, подпитываясь водородом и гелием, притянутыми от звезды-компаньона. Такие реакции должны начинаться внезапно, ненадолго охватывая всю поверхность карлика, и снова затихать. Однако дальнейшие наблюдения за ASASSN-16oh подвели ученых к другому предположению.

Согласно предложенной модели, партнером белого карлика в ASASSN-16oh является рыхлый красный гигант, от которого тот интенсивно перетягивает вещество. Это вещество сближается с поверхностью карлика, закручиваясь вокруг него по спирали и раскаляется. Именно его рентгеновское излучение и было зарегистрировано учеными. Перенос массы в системе происходит нестабильно и чрезвычайно быстро. В конечном итоге, белый карлик «наестся» и озарится сверхновой, погубив при этом и свою звезду-компаньона.

Влияние на нашу планету

Маловероятно, что сверхновые могут нести угрозу современному человечеству и каким-либо образом повлиять на нашу планету. Даже взрыв Бетельгейзе лишь осветит наше небо на несколько месяцев. Однако, безусловно, они решающим образом влияли на нас в прошлом. Примером тому служит первое из пяти массовых вымираний на Земле, произошедших 440 млн. лет назад. По одной из версий причиной этому вымиранию послужил гамма-вспышка, произошедшая в нашей Галактике.

Более примечательна совсем иная роль сверхновых. Как уже отмечалось, именно сверхновые создают химические элементы, необходимые для появления углеродной жизни. Земная биосфера не была исключением. Солнечная система сформировалось в газовом облаке, которые содержали осколки былых взрывов. Получается, мы все обязаны сверхновым своим появлением.

Более того, сверхновые и в дальнейшем влияли на эволюцию жизни на Земле. Повышая радиационный фон планеты, они заставляли организмы мутировать. Не стоит также забывать про крупные вымирания. Наверняка сверхновые не единожды «вносили коррективы» в земную биосферу. Ведь не будь тех глобальный вымираний, на Земле бы сейчас господствовали совсем другие виды.

Масштабы звездных взрывов

Чтобы наглядно понять, какой энергией обладают сверхновые взрывы, обратимся к уравнению эквивалента массы и энергии. Согласно нему, в каждом грамме материи заключено колоссальное количество энергии.  Так 1 грамм вещества эквивалентен взрыву атомной бомбы, взорванной над Хиросимой. Энергия царь-бомбы эквивалента трём килограммам вещества.

Каждую секунду ходе термоядерных процессов в недрах Солнца 764 миллиона тонн водорода превращается в 760 миллион тонн гелия.   Т.е. каждую секунду Солнце излучает энергию, эквивалентную 4 млн. тоннам вещества. Лишь одна двухмиллиардная часть всей энергии Солнца доходит до Земли, это эквивалентно двум килограммам массы. Поэтому говорят, что взрыв царь-бомбы можно было наблюдать с Марса. К слову, Солнце доставляет на Землю в несколько сотен раз больше энергии, чем потребляет человечество. То есть, чтобы покрыть годовые энергетические потребности всего современного человечества нужно превращать в энергию всего несколько тонн материи.

Учитывая вышесказанное, представим, что средняя сверхновая в своём пике «сжигает» квадриллионы тон вещества. Это соответствует массе крупного астероида. Полная же энергия сверхновой эквивалентна массе планеты или даже маломассивной звезды. Наконец, гамма-всплеск за секунды, а то и за доли секунды своей жизни, выплёскивает энергию, эквивалентную массе Солнца!

Такие разные сверхновые

Термин «сверхновая» не должен ассоциироваться исключительно с взрывом звёзд. Эти явления, пожалуй, также разнообразны, как разнообразны сами звёзды. Науке только предстоит понять многие их секреты.

Формирование

Похожие на луковые слои массивной, эволюционирующей звезды незадолго до коллапса ядра. (Не в масштабе.)

Звёзды, гораздо более массивные, чем Солнце, эволюционируют достаточно сложным образом. В ядре звезды водород синтезируется в гелий с высвобождением тепловой энергии, которая обеспечивает давление расширяющегося газа. Это давление удерживает звезду от гравитационного коллапса или, иными словами, обеспечивает так называемое звёздное или гидростатическое равновесие. Образующийся гелий постепенно накапливается пока температура в ядре ещё недостаточно высока, чтобы начать его горение и синтез новых элементов. В конце концов, когда водород в ядре исчерпывается, энергия от его горения уменьшается и сила тяжести заставляет ядро сжиматься. Это сжатие повышает температуру достаточно для того чтобы инициировать более короткую фазу термоядерной реакции с участием гелия, на которую приходится менее 10% общей продолжительности жизни звезды. У звёзд с менее чем восемью солнечными массами, углерод, образующийся при слиянии гелия, не вступает в реакции синтеза, и звезда постепенно остывает, становясь белым карликом. Белые карлики, если у них есть близкий спутник в виде красного гиганта, могут стать сверхновой типа Ia за счет аккреции материи от своего соседа.

Однако более крупная звезда достаточно массивна для того, чтобы при очередном сжатии, когда уже гелий оказывается исчерпан, углерод в ядре начал вступать в реакции синтеза. Центральные области этих массивных звёзд становятся слоистыми, как лук, по мере того, как в центре накапливаются более тяжёлые атомные ядра: во внешних оболочках водород выгорает в гелий, затем следует слой гелия, превращающегося в углерод через процесс тройной гелиевой реакции и далее идут слои со всё более тяжёлыми элементами. В звезде этот процесс постоянно эволюционирует, претерпевая повторяющиеся стадии: когда термоядерный синтез очередного элемента прекращается, ядро сжимается до тех пор, пока давление и температура не станут достаточными для начала следующего этапа синтеза, останавливающего сжатие.

Этапы превращения элементов ядерным синтезом для звезды с массой в 25 солнечных
ПроцессОсновное топливоОсновные продукты25 Mʘ звезда
Температура(К)Плотность(г/см3)Продолжительность
Горение водородаводородгелий7×10710107 лет
Тройная гелиевая реакциягелийуглерод, кислород2×1082000106 лет
Горение углеродауглеродNe, Na, Mg, Al8×108106103 лет
Горение неонанеонO, Mg1,6×1091073 года
Горение кислородакислородSi, S, Ar, Ca1,8×1091070,3 года
Горение кремниякремнийникель (распадается на железо)2,5×1091085 дней

История наблюдений сверхновых

Различные цивилизации описывали сверхновые еще задолго до того, как был изобретен телескоп. Самая ранняя зарегистрированная сверхновая — RCW 86. Китайские астрономы наблюдали ее в 185 году нашей эры. Их записи показывают, что эта «новая звезда» оставалась на небе в течение восьми месяцев.

До начала 17 века, до того как стали доступны телескопы, по данным Британской энциклопедии было зарегистрировано семь сверхновых звезд.

То, что у нас известно сегодня как Крабовидная туманность, является остатком самой известной из этих сверхновых. Китайские и корейские астрономы зафиксировали в своих записях этот звездный взрыв в 1054 году. Юго-западные индейцы, возможно, тоже его видели (согласно наскальным рисункам, которые обнаружены в Аризоне и Нью-Мексико). Сверхновая, образовавшая Крабовидную туманность, была настолько яркой, что астрономы могли видеть ее даже днем.

Другие сверхновые, которые были обнаружены до того, как был изобретен телескоп, произошли в 393, 1006, 1181, 1572 (изучены знаменитым астрономом Тихо Браге) и в 1604 годах. Браге писал о своих наблюдениях за «новой звездой» в своей книге «De Stella Nova», что и породило название «новая». Новая отличается от сверхновой. Оба являются внезапными вспышками яркости, когда горячие газы вырываются наружу, но для сверхновой звезды этот взрыв является катастрофическим и означает конец жизни звезды.

Термин «сверхновая» не использовался до 1930-х годов. Первым его использовали Уолтер Бааде и Фриц Цвикки из Обсерватории Маунт-Вильсон, в связи со взрывоподобным событием, которое они наблюдали, названным S Andromedae (также известным как SN 1885A). Это событие произошло в галактике Андромеда. Они предположили, что сверхновые возникают, когда обычные звезды сталкиваются с нейтронными.

Одна из самых известных сверхновых — SN 1987A. Это случилось в 1987 году, и это событие все еще изучается астрономами, потому что они могут наблюдать, как сверхновая эволюционирует в первые несколько десятилетий после взрыва.

Небесное шоу невиданных масштабов

Прежде всего хорошие новости — жизнь на Земле не пострадает из-за гибели Бетельгейзе, так как она находится примерно в 724 световых годах от нашей планеты. Но это не значит, что это событие останется незамеченным. Исследователи обнаружили, что когда Бетельгейзе взорвется, она будет светить так же ярко, как полумесяц — в девять раз слабее, чем полная Луна — на протяжении более чем трех месяцев. Более того, сверхновая будет видна даже днем, а ночью ее можно будет увидеть невооруженным глазом. Вся яркость от взрыва Бетельгейзе будет сконцентрирована в одной точке, словно мощный небесный маяк.

Как пишет издание Discover, чтобы смоделировать это уникальное небесное шоу, астрономы использовали программу MESA+STELLA. Они также добавили данные наблюдений, собранные во время взрыва сверхновой 1987А в Большом Магеллановом Облаке. Исследователи также сообщают, что к тому моменту как остатки взрыва сверхновой полностью исчезнут, созвездие Ориона потеряет свое “левое плечо”.

На изображении показана Бетельгейзе до и после снижения яркости. Наблюдения, сделанные с помощью инструмента «сфера» на Очень Большом Телескопе ESO в январе 2019 года и декабре 2019 года, показывают, насколько звезда поблекла и как изменилась ее видимая форма

Тем не менее, если Бетельгейзе взорвется в самое ближайшее время, то нам не стоит ждать ничего хорошо. В первую очередь речь идет о животных, которые используют Луну для навигации и уже сбиты с толку искусственным освещением. Добавление второго объекта, такого же яркого, как Луна, может оказаться для них разрушительным. Однако и для нас настанут трудные времена, так как какое-то время «темного времени суток» просто не будет. Результаты недавних исследований показывают, что яркость Бетельгейзе может меняться по ряду причин. Некоторые астрономы не исключают, что причиной потускнения Красного сверхгиганта могут быть и другие причины. Ближе к концу жизни, ядерное топливо в ядрах звезд заканчивается и красные сверхгиганты начинают раздуваться, формируя оболочки газа и пыли. И по мере того, как эта оболочка становится больше, яркость звезды растет.

Перед вами приближенное изображение созвездия Ориона (слева) а также одно из самых четких изображений Бетельгейзе из всех когда-либо полученных (крайняя справа)

Однако какова бы ни была первопричина, странное поведение Бетельгейзе в конечном итоге предоставит исследователям лучшее понимание процессов гибели этих необычайных звезд. Сегодня Бетельгейзе дарит астрономам прекрасную возможность изучить последние стадии эволюции Красных сверхгигантов, а это дорогого стоит.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий