На этой рентгеновской фотографии Чандры изображена Кассиопея А (для краткости Кас А), самый молодой остаток сверхновой в Млечном Пути.
(Изображение: © NASA / CXC / MIT / UMass Amherst / M.D.Stage и др.)
В углу ночного неба появляется ослепительно яркая звезда - ее там не было всего несколько часов назад, но теперь она горит как маяк.
Эта яркая звезда на самом деле не звезда, по крайней мере, больше. Яркой точкой света является взрыв звезды, которая достигла конца своей жизни, иначе известной как сверхновая.
Сверхновые могут на короткое время затмить целые галактики и излучать больше энергии, чем наше Солнце за всю свою жизнь. Они также являются основным источником тяжелых элементов во вселенной. По данным НАСА, сверхновые являются «крупнейшим взрывом, который происходит в космосе».
История наблюдений сверхновых
Различные цивилизации регистрировали сверхновые звезды задолго до того, как был изобретен телескоп. Самая старая зарегистрированная сверхновая - RCW 86, которую китайские астрономы видели в 188 году до н. Э. Их записи показывают, что эта «приглашенная звезда» оставалась в небе в течение восьми месяцев, согласно НАСА.
По данным Британской энциклопедии, до начала 17 века (когда стали доступны телескопы) было зарегистрировано всего семь сверхновых звезд.
То, что мы знаем сегодня как Крабовидная туманность, является самой известной из этих сверхновых. Китайские и корейские астрономы зафиксировали этот звездный взрыв в своих записях в 1054 году, и, возможно, его видели и коренные американцы юго-запада (по данным наскальных рисунков в Аризоне и Нью-Мексико). Сверхновая, которая образовала Крабовидную туманность, была настолько яркой, что астрономы могли видеть ее днем.
Другие сверхновые, которые наблюдались до того, как был изобретен телескоп, произошли в 393, 1006, 1181, 1572 годах (изученных знаменитым астрономом Тихо Браге) и 1604 году. Браге писал о своих наблюдениях «новой звезды» в своей книге «De nova stella». "который породил название" нова ". Однако нова отличается от сверхновой. Оба являются внезапными вспышками яркости, поскольку горячие газы выдуваются наружу, но для сверхновой звезды взрыв является катастрофическим и означает конец жизни звезды, согласно Британской энциклопедии.
Термин «сверхновая» не использовался до 1930-х годов. Его первое использование было выполнено Уолтером Бааде и Фрицем Цвики в Обсерватории Маунт-Уилсон, которые использовали его в связи с наблюдаемым ими взрывным событием, названным S Andromedae (также известным как SN 1885A). Он был расположен в Галактике Андромеды. Они также предположили, что сверхновые случаются, когда обычные звезды разрушаются в нейтронные звезды.
В современную эпоху одной из самых известных сверхновых была SN 1987A 1987 года, которая все еще изучается астрономами, потому что они могут видеть, как сверхновая эволюционирует в первые несколько десятилетий после взрыва.
Звездная смерть
В среднем, сверхновая будет происходить примерно раз в 50 лет в галактике размером с Млечный путь. Иными словами, где-то во Вселенной каждую секунду или около того взрывается звезда, и некоторые из них не слишком далеко от Земли. Около 10 миллионов лет назад группа сверхновых создала «Местный пузырь» - пузырь газа в форме арахиса длиной 300 световых лет в межзвездной среде, которая окружает Солнечную систему.
Как именно умирает звезда, отчасти зависит от ее массы. Наше Солнце, например, не имеет достаточной массы, чтобы взорваться как сверхновая (хотя новости для Земли все еще не очень хорошие, потому что, как только у Солнца закончится ядерное топливо, возможно, через пару миллиардов лет, оно раздуется в красного гиганта, который, вероятно, испарит наш мир, прежде чем постепенно охладится в белого карлика). Но при правильном количестве массы звезда может сгореть в огненном взрыве.
Звезда может стать сверхновой одним из двух способов:
- Сверхновая типа I: звезда накапливает вещество у ближайшего соседа до тех пор, пока не разразится безудержная ядерная реакция.
- Сверхновая типа II: звезда исчерпывает ядерное топливо и разрушается под действием собственной силы тяжести.
Тип II сверхновые
Давайте сначала посмотрим на более захватывающий тип II. Чтобы звезда взорвалась как сверхновая типа II, она должна быть в несколько раз массивнее Солнца (по оценкам, от восьми до 15 масс Солнца). Как и солнце, в конце концов у него кончится водород, а затем и гелиевое топливо. Тем не менее, он будет иметь достаточно массы и давления, чтобы сплавить углерод. Вот что происходит дальше:
- Постепенно более тяжелые элементы накапливаются в центре, и он становится слоистым, как лук, а элементы становятся светлее по направлению к внешней части звезды.
- Как только ядро звезды превышает определенную массу (предел Чандрасекара), звезда начинает взрываться (по этой причине эти сверхновые также известны как сверхновые с коллапсом ядра).
- Ядро нагревается и становится более плотным.
- В конце концов имплозия отскакивает от ядра, выталкивая звездный материал в космос, образуя сверхновую.
То, что осталось, это ультраплотный объект, называемый нейтронной звездой, объект размером с город, который может уложить массу Солнца в небольшое пространство.
Существуют подкатегории сверхновых типа II, классифицированные по их кривым блеска. Свет сверхновых типа II-L неуклонно снижается после взрыва, в то время как свет типа II-P остается стабильным в течение некоторого времени, прежде чем уменьшается. Оба типа имеют сигнатуру водорода в своих спектрах.
Звезды, намного более массивные, чем Солнце (около 20-30 солнечных масс), могут не взорваться как сверхновые, считают астрономы. Вместо этого они разрушаются, чтобы сформировать черные дыры.
Тип I сверхновые
Сверхновые типа I не имеют водородной сигнатуры в своих световых спектрах.
Считается, что сверхновые типа Ia происходят от звезд белых карликов в тесной двойной системе. По мере того, как газ звезды-компаньона накапливается на белом карлике, белый карлик постепенно сжимается и, в конечном счете, запускает внутреннюю ядерную реакцию, которая в конечном итоге приводит к катастрофическому взрыву сверхновой.
Астрономы используют сверхновые типа Ia в качестве «стандартных свечей» для измерения космических расстояний, потому что считается, что все светятся с одинаковой яркостью на своих пиках.
Сверхновые типа Ib и Ic также претерпевают коллапс ядра, как и сверхновые типа II, но они потеряли большую часть своих внешних водородных оболочек. В 2014 году ученые обнаружили слабую, трудно обнаруживаемую звезду-спутника сверхновой типа Ib. Поиски заняли два десятилетия, поскольку звезда-компаньон сияла намного слабее, чем яркая сверхновая.
Пойман с поличным
Недавние исследования показали, что сверхновые вибрируют как гигантские динамики и перед взрывом издают слышимый гул.
В 2008 году ученые впервые обнаружили взрыв сверхновой. Вглядываясь в экран своего компьютера, астронома Алисия Содерберг ожидала увидеть маленькое пылающее пятно месячной сверхновой звезды. Но вместо этого она и ее коллега увидели странный, чрезвычайно яркий пятиминутный взрыв рентгеновских лучей.
С этим наблюдением они стали первыми астрономами, которые поймали звезду во время взрыва. Новая сверхновая была названа SN 2008D. Дальнейшие исследования показали, что сверхновая обладает некоторыми необычными свойствами.
«Наши наблюдения и моделирование показывают, что это довольно необычное событие, которое лучше понять с точки зрения объекта, лежащего на границе между нормальными сверхновыми и гамма-всплесками», - сказал Паоло Маццали, итальянский астрофизик в Падовской обсерватории и Максе. Планк Институт астрофизики, сказал Space.com в интервью 2008 года.
Дополнительное сообщение Элизабет Хауэлл и Нолы Тейлор Редд, авторов Space.com
Дополнительные ресурсы
- В журнале Science астрономы обсуждают «Метаморфозы Сверхновой С.Н. 2008D».
- В области астрономии и астрофизики астрономы совместно работали над статьей «Ограничения на высокоэнергетическое излучение нейтрино из SN 2008D».
- Пресс-релиз НАСА 2008 года объявляет о наблюдении взрыва сверхновой.
