Взрыв сверхновой происходит по причине


Вопрос о причинах взрывов сверхновых по-прежнему остаётся предметом дискуссий и служит поводом для выдвижения противоречивых гипотез.

Звезда с массой, превосходящей солнечную примерно на 20%, может со временем стать неустойчивой. Это показал в своём блестящем теоретическом исследовании, сделанном в конце 30-х годов нашего столетия, астроном Чандрасекар. Он установил, что подобные звёзды на склоне жизни порой подвергаются катастрофическим изменениям, в результате чего достигается некоторое равновесное состояние, позволяющее звезде достойно завершить свой жизненный путь. Многие астрономы занимались изучением последних стадий звёздной эволюции и исследованием зависимости эволюции звезды от её массы. Все они пришли к одному выводу: если масса звезды превышает предел Чандрасекара, её ожидают невероятные изменения.

Как мы видели, устойчивость звезды определяется соотношением между силами гравитации, стремящимися сжать звезду, и силами давления, расширяющими её изнутри. Мы также знаем, что на последних стадиях звёздной эволюции, когда истощаются запасы ядерного горючего, это соотношение обеспечивается за счёт эффекта вырождения, которое может привести звезду к стадии белого карлика и позволит ей провести остаток жизни в таком состоянии. Став белым карликом, звезда постепенно остывает и заканчивает свою жизнь, превратившись в холодный, безжизненный, невидимый звёздный шлак.


Если масса звезды превосходит предел Чандрасекара, эффект вырождения уже не в состоянии обеспечить необходимое соотношение давлений. Перед звездой остаётся только один путь для сохранения равновесия — поддерживать высокую температуру. Но для этого требуется внутренний источник энергии. В процессе обычной эволюции звезда постепенно использует для этого ядерное горючее. Однако как может звезда добыть энергию на последних стадиях звёздной эволюции, когда ядерное топливо, регулярно поставляющее энергию, на исходе ?

Конечно она ещё не энергетический «банкрот», она большой, массивный объект, значительная часть массы которого находится на большом расстоянии от центра, и у неё в запасе ещё есть гравитационная энергия. Она подобна камню, лежащему на вершине высокой горы, и благодаря своему местоположению обладающему потенциальной энергией. Энергия заключённая во внешних слоях звезды, как бы находится в огромной кладовой, из которой в нужный момент её можно извлечь.

Итак, чтобы поддерживать давление, звезда теперь начинает сжиматься, пополняя таким образом запас своей внутренней энергии. Как долго продолжается это сжатие ? Фред Хойл и его коллеги тщательно исследовали подобную ситуацию и пришли к выводу, что в действительности происходит катастрофическое сжатие, за которым следует катастрофический взрыв. Толчком взрыву, избавляющему звезду от избытка массы, является значение плотности, создаваемое при сжатии. Избавившись от избыточной массы, звезда тут же возвращается на путь обычного угасания.


Источник: www.o8ode.ru

Звезда может погибнуть разными способами, но обычно люди думают, что звёзды взрываются.

Термин «сверхновая» описывает взрывы с выделением большого количества энергии в момент, когда определённые звёзды достигают определённой стадии развития. Сверхновые могут сиять ярче целых галактик, и разрушать всё, что находится в сотне световых лет от них. Но сверхновые – не просто удивительное природное явления. Это самые важные явления, необходимый для развития сложной материи и в том числе, жизни.

image
Поиск сверхновых астрономами

Начнём с того, как возникают сверхновые. Когда в одном месте собирается достаточно газа, его масса начинает оказывать гравитационное действие, сфокусированное в центре облака. Когда давление превосходит определённый предел, атомы водорода в центре сферы начинают претерпевать синтез, зажигающий газ и превращающий его в звезду. Но всё время жизни звезды и её горения существует противодействие между давлением температурной реакции, направленным наружу, и гравитационным сжатием, направленным внутрь.


image
Представление художника о первых звёздах

За миллиарды лет горения действующее наружу давление уменьшается, а гравитационная сила остаётся примерно такой же. Поэтому при остывании малых и средних звёзд гравитация в них начинает выигрывать – но поскольку эти звёзды не очень велики, гравитация не приводит ни к чему другому, кроме как к удержанию материи вместе. Такая безопасно остывшая звезда зовётся белым карликом. Предел массы, который необходим для возникновения сверхновой, называется пределом Чандрасекара, и равен примерно 1,4 массы Солнца. Если звезда меньше, то погаснет она мирно.

image
Сверхновые настолько ярки, что выделяются даже на фоне галактик

При этом белый карлик ещё может зажечь под конец жизни. В принципе, такие звёзды можно зажечь заново. Она может притянуть к себе достаточно массы, чтобы давление в центре сильно увеличилось, и начался синтез углерода. Тогда начнётся неустойчивая реакция синтеза, которая приведёт к взрыву.


Либо, если ядро белого карлика будет состоять в основном из неона, его ядро сколлапсирует, что также приведёт к взрыву – но только после него останется нейтронная звезда. Почти всегда так происходит в бинарных системах, в которых одна звезда приближается к пределу Чандрасекара, высасывая материю у своего партнёра. Поскольку астрономы не могут исследовать содержимое ядра звезды, они не знают, по какому из двух путей пойдёт её развитие.

image
Остатки сверхновой Тихо

У звёзд массивнее, чем 1,4 масс Солнца, жизненный цикл другой. Красный гигант медленно сгорает, при этом его гравитация оказывается достаточно сильной, чтобы вызвать коллапс ядра и взрыв сверхновой. Звёзды массой от 1,4 до 3 солнечных коллапсируют в нейтронные звёзды.

Звёзды тяжелее тоже коллапсируют, но при этом не останавливаются до тех пор, пока не превратятся в чёрную дыру. Это довольно редкое событие. Хотя чёрных дыр во Вселенной достаточно много, их гораздо меньше, чем остальных типов остатков звёзд.

image
Как художник видит бинарную систему

Сверхновые могут появиться и другими путями. К примеру, хотя большинство белых карликов медленно набирают массу, некоторые звёзды могут получить быстрый прирост массы (например, от столкновения с другой звездой) и быстро преодолеть предел Чандрасекара – так быстро, что они не успеют начать коллапсировать.


image

У сверхновых есть несколько применений для астрономии. Например, сверхновые типа Ia (белый карлик, осуществивший углеродный синтез), шлёт в космос равномерные сигналы. Поэтому их окрестили «стандартными свечками», поскольку они служат учёным эталонами для оптических измерений. Правда, последние исследования говорят о том, что эти свечки не такие уж стандартные, как считалось ранее.

Но речь шла о том, что сверхновые – это не только прикольные и полезные явления. Чтобы породить элементы тяжелее углерода и неона, обычные звёзды не подходят. С этим справятся только сверхновые, умирающие звёзды.

Практически всё, с чем мы имеем дело, в какой-то момент было выброшено звездой в последние моменты её жизни. Земля – каменистый набор останков, выброшенных сверхновой. А также все кометы, астероиды и всё остальное, состоящие из более тяжёлой материи. И мы сами, состоящие из материи, взятой на Земле, созданы из обломков сверхновой.

Источник: habr.com

Живя на голубом маленьком шарике, мы редко задумываемся о том, какого там, в космосе. Режиссеры то и дело снимают фильмы-катастрофы, упражняясь в изображении того, как нас сотрет с лица Земли. И одно из явлений, от которого мы вряд ли сможем спастись, — это взрыв сверхновой, убийственное по силе происшествие, уничтожающее все на своем пути. Но так ли оно однозначно, и, может, у человечества есть шансы?


Что такое взрыв сверхновой

Сверхновая — это понятие, которое само по себе говорит о коллапсе. Звезда на небольшой период времени увеличивает свою яркость до огромных значений, что сопровождается мощнейшими выбросами энергии. Как итог, по всему космосу распространяется излучение и разрушительные потоки радиации.

Земля пережила взрыв сверхновой: как это произошло
Так в представлении ученых выглядит взрыв сверхновой

Учеными это явление изучено очень слабо. Дело в том, что последний известный случай взрыва сверхновой в нашей галактике Млечный Путь произошел 416 лет назад на расстоянии 13 тысяч световых лет. Поэтому большая часть данных, а также последствия разрушения от той звезды так и не были до конца изучены и вряд ли будут. Проблема в том, что мы слишком далеко от нее находимся. Однако новая статья в журнале Physical Review Letters говорит, что Земля уже принимала удар от взрыва сверхновой. И, похоже, неплохо справилась.


В чем суть исследования

Специалисты из Мюнхенского технического университета, изучая земную кору, обнаружили в ней те вещества, происхождение которых в мире науки тесно связывают с взрывами сверхновых. Изотопы железа и марганца, которые попали на радары ученых, демонстрируют, что 2,5 миллиона лет назад наша планета оказалась под бомбардировкой радиации от звезды. Причем находилась она где-то не слишком далеко от нас.

Земля пережила взрыв сверхновой: как это произошло
Солнце со временем станет сверхновой, но не такой мощной, как Бетельгейзе, однако, поглотить Землю оно сможет

Для понимания, род Homo появился на Земле 6,5 миллиона лет назад. То есть наш вид не просто смог пережить этот период, но и продолжал развиваться во время его существования. Не совсем понятно, что произошло с остальными видами: случилось ли с ними массовое вымирание, как уже было после взрывов сверхновой, или же он был недостаточно сильным, чтобы повлиять на биосферу планеты.


Что это значит для нас

Сейчас ученые настороженно наблюдают за Бетельгейзе. Звезда из созвездия Ориона, находящаяся на расстоянии 642,5 световых лет, выглядит так, словно вот-вот готова взорваться. Если такое произойдет, то это станет важным событием в научном сообществе, ведь тогда они смогут проследить жизнь сверхновой и спрогнозировать дальнейшие события с другими звездами. Обычные же люди смогут наблюдать красивое явление, так как Бетельгейзе будет заметна даже днем, несмотря на солнечный свет.

Земля пережила взрыв сверхновой: как это произошло
Бетельгейзе, которая то собирается, то не собирается переходить в статус сверхновой

Возможность того, что Земля с людьми на ней уже переживала взрывы сверхновых, вселяет надежду. Хотя Бетельгейзе очень далеко и последствия могут и не настигнуть нас, это все равно не исключает печального исхода. Магнитные поля Солнечный системы и планеты защищают нас, но насколько они в этой работе хороши, мы сможем узнать только после взрыва.

Источник: travelask.ru


Что приводит к тому, что массивная звезда взрывается? Астрономы долгое время подозревали, что ее разрушает термоядерный синтез. Но теперь у них есть доказательства: выбросы гамма-излучения, зафиксированные европейским спутником INTEGRAL, стали живым свидетельством распада радиоактивных изотопов, запеченных в термоядерной печи со свежеприготовленной сверхновой.

Сверхновая

Взорвавшаяся звезда была обнаружена совершенно случайно четыре месяца назад в соседней галактике M82, расположенной примерно в 11 миллионах световых лет от Земли. Она оказалась особого типа сверхновой, известной как «Ia», которая разгорается до максимальной яркости примерно за три недели, а затем медленно начинает тускнеть.

На пике эти типы взорвавшихся звезд выдают энергию 4 миллиарда солнц, что делает их хорошим критерием для определения космических расстояний. Именно с помощью этих так называемых стандартных свечей в 1998 году астрофизики обнаружили неизвестную силу, темную энергию, которая отвечает за ускорение расширения Вселенной.

Ученые предположили, что взрывы сверхновых Ia вызываются внезапными слияниями углерода и кислорода в более тяжелые элементы вроде никеля-56 внутри белого карлика, что делает его нестабильным.


«Слияние происходит автоматически, — написал астрофизик Роберт Киршнер из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в статье в Nature на этой неделе. — Термоядерное пламя разгорается в белом карлике, синтезируя углерод в более тяжелые элементы с внезапным выбросом энергии, который рвет звезду на части. Синтез останавливается на элементе с самыми прочными ядерными связями — в случае белого карлика это никель-56».

Когда были обнаружены останки звезды M82, астрономы бросились проверять, совпадают ли результаты с теоретическими предсказаниями.

«Последняя сверхновая типа Ia в нашей галактике была в 1604 году», — рассказал Евгений Чуразов из Немецкого астрофизического института Макса Планка.

Вместе с коллегами Чуразов использовал Международную астрофизическую гамма-лучевую лабораторию INTEGRAL, принадлежащую Европейскому космическому агентству, чтобы наблюдать за недавно обнаруженной сверхновой в период от 50 до 100 дней после взрыва. Они обнаружили аккуратный химический след, вызванный распадом радиоактивных изотопов никеля в кобальт и железо. Расчеты показали, что количество радиоактивного никеля, скорость расширения сверхновой и количество массы, произведенной в ходе взрыва, совпадают с предсказанными.

«Теперь мы видим непосредственные гамма-лучи кобальта-56, которые обеспечивают однозначное доказательство того, что термоядерный взрыв принадлежит Ia. В принципе, мы этого ожидали, но получить неопровержимые доказательства всегда хорошо», — сказал Чуразов.

Источник: Hi-News.ru

МОСКВА, 12 сен — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Каждую секунду во Вселенной вспыхивает примерно восемь десятков сверхновых звезд. Сегодня астрономы открывают их тысячами, только в нашей Галактике зарегистрировали около трехсот. Однако наблюдать сам момент взрыва светила — большая удача, особенно с близкого расстояния.Попали в историюБольшинство звезд медленно сгорают без остатка или постепенно сбрасывают оболочку из газа в окружающее пространство, превращаясь в компактный объект размером с планету — например, в белый карлик. Очень редко (в астрономических, конечно, масштабах) жизнь звезд заканчивается катастрофой.При взрыве выделяется чудовищное количество энергии в виде нейтрино и электромагнитного излучения. Если это случилось достаточно близко, с Земли событие можно видеть невооруженным глазом — на небе внезапно возникает яркая огромная звезда, которая постепенно, в течение нескольких дней, тускнеет. В наши дни эти звезды называют сверхновыми.В исторических хрониках сохранились сведения о семи сверхновых. Одну из самых ранних наблюдали китайские, японские и арабские астрономы в 1054 году. От нее остался один из самых изученных космических объектов — Крабовидная туманность, в центре которой находится бешено вращающийся пульсар: в секунду он делает 33 оборота и излучает в различных диапазонах длин волн.В 1604 году вспышку сверхновой в созвездии Змееносца видели многие средневековые астрономы, включая Иоганна Кеплера. Следующего события такой мощи человечеству пришлось ждать почти четыреста лет.Рождение сверхновойМолодой канадский астроном Ян Шелтон, работая в обсерватории в Чили, случайно открыл в феврале 1987 года взрыв сверхновой в Большом Магеллановом облаке, карликовой галактике — спутнике Млечного Пути в 50 килопарсеках от нас. Вспышка была видна невооруженным глазом и зафиксирована на фотоизображениях.Ее обозначают как SN 1987A, где первые буквы символизируют сверхновую, буква A указывает, что она первая, обнаруженная в 1987 году.Оказалось, что за несколько часов до взрыва звезды 23 февраля четыре нейтринных детектора в мире, в том числе Баксанский на Кавказе, зафиксировали аномальные потоки космических нейтрино. На черенковском детекторе «Камиоканде II» в Японии смогли даже вычислить направление на источник вспышки.Нейтрино — это особый тип фундаментальных частиц, очень слабо взаимодействующий с веществом, поэтому их чрезвычайно сложно обнаружить. Они рождаются в недрах звезд в результате ядерных реакций и летят со скоростью света, пронизывая все на своем пути. Чтобы их уловить, нужны весьма чувствительные, хитро устроенные установки.Если звезда большая — например, тяжелее Солнца в восемь раз, то постепенно ее центральная часть уплотняется и запускается термоядерная реакция. Со временем в недрах в очень компактном объеме синтезируются гелий, дейтерий, углерод, кислород и далее вплоть до железа. Температура в центре растет, тяжелое ядро звезды все больше сжимается. Оно превращается в плавильный реактор, где атомы распадаются на элементарные частицы и собираются в нейтроны. На этом этапе происходит резкий выброс энергии в виде нейтрино. Именно его способны увидеть на Земле и выдать предупреждение телескопам: «вот координаты, наводитесь, через несколько часов или дней там произойдет рождением сверхновой».Далее следует быстрый коллапс умирающей звезды: ее внешние оболочки под действием гравитации схлопываются внутрь. Яркость объекта увеличивается в тысячи раз, и если он достаточно близко, то его можно видеть с Земли без телескопа. Взрывная волна уносит энергию и остатки вещества, а в центре остается крошечная нейтронная звезда — пульсар. Или черная дыра. По другим сценариям, возможно образование кварковой звезды.SN 1987A — результат гибели голубого гиганта Сандулик. За три десятка лет с момента взрыва от него остались только загадочные кольца и источник радио- и рентгеновского излучения. В центре пока ничего не нашли. Возможно, там слишком плотные облака газа или черная дыра себя не проявляет, а может быть, ничего действительно нет.Эта сверхновая — одна из самых изученных в истории астрономии. Ее рождение наблюдали не только визуально и по нейтрино, но и в различных диапазонах электромагнитного излучения. Сейчас на месте взрыва — шарообразная структура с двумя кольцами. Предполагается, что они остались от звезды-предшественницы, а ударная волна подсветила их. Согласно одной из моделей, внутреннее кольцо погаснет к 2025 году.SN 1987A все еще сильно светится в радиодиапазоне, что связывают с синхротронным излучением, порождаемым бегущей ударной волной.Жизнь и смерть белых карликовОткрытие SN 1987A стало значимой вехой в астрономии. Теперь наши инструменты заглядывают в другие галактики и самые далекие уголки космоса. Сейчас открыто около 63 тысяч объектов, в основном это остатки прошлых взрывов. Но случаются и удачи наблюдать момент рождения.Астроном-любитель из Аргентины Виктор Бусо в сентябре 2016 года испытывал новую камеру для наблюдений. Он направил ее на далекую галактику NGC 613 и случайно снял вспышку звезды. Ей дали название SN 2016gkg. Это исключительный случай, когда удалось зафиксировать участок неба до взрыва и сразу после. После этого новорожденную сверхновую стали наблюдать профессиональные астрономы в большие телескопы.В рутинном порядке десятками остатки сверхновых открывают астрономы Специальной астрофизической обсерватории на Кавказе и участники российской сети роботов-телескопов МАСТЕР, созданной в МГУ профессором Владимиром Липуновым.В середине прошлого века ученые разделили сверхновые на I и II типы. Ко второму как раз относится SN 1987A, родившаяся при гравитационном коллапсе массивной звезды. В ее спектре есть водород. К первому типу, точнее к категории Ia, относят остатки взрыва небольших звезд. В их спектрах водорода нет, что говорит о другом характере катастрофы.Согласно одной из гипотез, сверхновые первого типа образуются из белых карликов. Их полно в космосе, но не все взрываются. Индийский ученый Чандрасекар вычислил, что белый карлик может стабильно существовать, если его масса не более 1,4 массы Солнца. В противном случае он погибнет в термоядерном взрыве.Но с чего вдруг белый карлик начнет набирать массу? Оказывается, многие из них вращаются в тесной паре с двойником. Постепенно один забирает из другого вещество и увеличивается в размерах. Когда он преодолевает предел Чандрасекара, происходит термоядерный взрыв. От звезды остается только разлетающаяся во все стороны оболочка. Эта гипотеза уже в наши дни подтвердилась экспериментальными наблюдениями.К этому типу относят, например, SN 1572 — сверхновую, вспыхнувшую в 1572 году в созвездии Кассиопеи. Ее рождение и угасание наблюдал астроном Тихо Браге. В середине XX века на месте этого объекта обнаружили источник радиоизлучения, а затем увидели и сам остаток сверхновой в оптическом диапазоне.Сверхновые типа Ia служат для точного измерения космологических расстояний, в 1990-х они помогли доказать, что Вселенная расширяется с ускорением и что пространство наполнено темной энергией — загадочной субстанцией, расталкивающей галактики.Когда взорвется БетельгейзеАстрономы мечтают увидеть воочию взрыв сверхновой, но на безопасном расстоянии. Иначе это событие может привести к катастрофическим последствиям на Земле. Геологи обнаруживают в древних породах и слоях ледников возможные следы взрывов сверхновых в доисторические эпохи, некоторые приписывают им массовые вымирания и гибель цивилизаций. Пока же ближайший кандидат на взрыв в Млечном Пути — ярчайший объект в созвездии Ориона, Бетельгейзе. Это очень старый красный гигант, жизненный путь которого может окончиться в любой момент.А возможно, следующую вспышку придется подождать, поскольку в Млечном Пути они происходят не чаще раза-двух в сто лет.Сверхновые оказывают огромное влияние на Вселенную. Они порождают космические лучи, влияют на межзвездный газ и образование молодых звезд, обогащают среду химическими элементами, в том числе тяжелыми. А это ключевое условие для возникновения жизни земного типа на планетах. Вот почему на изучение сверхновых направлено много усилий. Теперь, если где-то близко — может быть, в нашей Галактике — начнется коллапс звезды, об этом заранее узнают на Земле и направят туда телескопы. Ученые рассчитывают наблюдать и гравитационные волны от рождения сверхновой.

Источник: ria.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.