Ostatki vspyshek sverhnovyh zvezd

T.A.Lozinskaya

Zhizn' massivnyh zvezd konchaetsya effektno-vspyshkoi sverhnovoi. Pri etom zvezda libo vzryvaetsya polnost'yu, libo ee yadro katastroficheski szhimaetsya, a vneshnie sloi razletayutsya s ogromnoi skorost'yu. Sled, ostayushiisya v mezhzvezdnoi srede ot etoi gigantskoi kosmicheskoi katastrofy, nazyvayut ostatkom vspyshki sverhnovoi (OVS). Po sushestvu, OVS napominaet gigantskii ognennyi shar, a zatem-atomnyi grib, soprovozhdayushii yadernye vzryvy v atmosfere Zemli. Sovremennye vsevolnovye metody issledovanii pokazali, chto kompleks yavlenii, kotorye my nazyvaem OVS, ohvatyvaet oblast' mezhzvezdnoi sredy razmerom desyatki parsekov i nablyudaetsya v techenie desyatkov i soten tysyach let. Podcherknem, chto kompleks etot dostatochno slozhen, on vklyuchaet neskol'ko gazovyh komponet raznoi plotnosti i temperatury, pyl', relyativistskie chasticy (kosmicheskie luchi) i magnitnoe pole. Massa vybroshennogo pri vzryve sverhnovoi veshestva dostigaet neskol'kih mass Solnca, skorost' ego razleta 10-20 tys. km/s, a znachit kineticheskaya energiya poryadka 10⁴⁴ Dzh!

Stremitel'nyi razlet obolochki sverhnovoi generiruet v mezhzvezdnoi srede sistemu udarnyh voln, kotorye rasprostranyayutsya po okruzhayushemu gazu, sgrebaya ego i nagrevaya do vysokoi temperatury. Cherez desyatki i sotni let na meste katastrofy nablyudayutsya plotnye sgustki vzorvavsheisya zvezdy i plotnye kondensacii nagretogo udarnymi volnami okolozvezdnogo gaza, vozmozhno, vybroshennogo samoi zhe zvezdoi zadolgo do vzryva sverhnovoi. Eti plotnye sgustki imeyut temperaturu okolo (2-5) 10⁴ K i izluchayut preimushestvenno v opticheskom diapozone. Goryachaya razrezhennaya plazma v vybroshennoi obolochke i sgrebennyi okolozvezdnyi gaz, nagretye udarnymi volnami do temperatury 10⁶-10⁸ K, izluchayut v rentgenovskom diapazone. Sravnitel'no nedavno vydelen novyi komponent izlucheniya: infrakrasnoe svechenie pyli, nagrevsheisya ot kontakta s goryachim gazom ostatka sverhnovoi do temperatury 30-50 K.

V nashei Galaktike poka otkryto shest' sravnitel'no molodyh ostatkov sverhnovyh (SN), vspyhnuvshih v poslednem tysyacheletii. Naibolee izvestny Krabovidnaya tumannost' (ostatok vspyshki SN 1054 g.), Kassiopeya A (vspyshka SN ne nablyudalas', no po razletu vybroshennyh sgustkov datiruetsya 1680 godom), ostatki sverhnovyh Tiho Brage (SN 1572 g.) i Keplera (SN 1604 g.). Eti molodye OVS nablyudayutsya kak opticheskie tumannosti, yarkie istochniki rentgenovskogo i infrakrasnogo izlucheniya. Skorost' rasshireniya etih tumannostei vse eshe dostatochno velika, 2000-6000 km/s, razmer-2-4 pk. Vse oni yavlyayutsya takzhe yarkimi istochnikami sinhrotronnogo radioizlucheniya, Kassiopeya A voobshe yarchaishii radioistochnik nashei Galaktiki.

Krabovidnaya tumannost' v sozvezdii Tel'ca - ostatok vspyshki sverhnovoi 1054 goda.

Sinhrotronnoe radioizluchenie ostatkov sverhnovyh vyzvano dvizheniem relyativistskih zaryazhennyh chastic v mezhzvezdnom magnitnym pole, usilennom iz-za szhatiya gaza za frontom udarnoi volny. V molodyh OVS relyativistskie chasticy uskoryayutsya samoi udarnoi volnoi, a v staryh ostatkah v osnovnom izluchayut galakticheskie kosmicheskie luchi.

Esli pri vzryve sverhnovoi rozhdaetsya pul'sar, to inzhektiruemye im relyativistskie chasticy i magnitnoe pole yavlyayutsya istochnikom sinhrotronnogo izlucheniya v radio, rentgenovskom, IK i opticheskom diapazonah. V rezul'tate nablyudaetsya ob'ekt, podobnyi Krabovidnoi tumannosti. Lyubopytno, chto sam pul'sar mozhet pri etom nablyudat'sya ili ne nablyudat'sya v zavisimosti ot ego orientacii.

Tumannost' IC 443.

Udarnaya volna, vyzvannaya razletom obolochki sverhnovoi, postepenno tormozitsya okruzhayushei sredoi, massa sgrebennogo mezhzvezdnogo gaza dostigaet neskol'kih soten mass Solnca; no eshe zadolgo do etogo ne ostaetsya nikakih sledov izlucheniya vybroshennogo pri vzryve veshestva zvezdy. Razmer staryh OVS dostigaet desyatkov parsekov i dazhe soten parsekov, esli ostatok rasshiryaetsya v srede ochen' nizkoi plotnosti. Skorosti razleta staryh OVS padayut do soten i desyatkov km/s. Oni nablyudayutsya kak tonkovoloknistye opticheskie tumannosti, yarkie v radiodiapazone, takie kak Petlya Lebedya i IC443. Po mere zamedleniya skorosti razleta OVS i ostyvaniya goryachego gaza ego rentgenovskoe izluchenie stanovitsya nesushestvennym. Kogda skorost' rasshireniya obolochki sravnivaetsya so skorost'yu haotichekih dvizhenii gazovyh oblakov v Galaktike (okolo 8 km/s), ostatok sverhnovoi stanovitsya nerazlichim v mezhzvezdnoi srede, no eto proishodit spustya sotni tysyach let posle rodivshego ego vzryva zvezdy.

Petlya v lebede.

Astronomy dostatochno tochno znayut, kak vzryv sverhnovoi vliyaet na mezhzvezdnuyu sredu: znayut energiyu vzryva, razmer i vremya zhizni vozmushennoi im oblasti, znayut chastotu rozhdeniya zvezd i chastotu vspyshek sverhnovyh (v nashei Galaktike sverhnovye vspyhivayut raz v 50-100 let). Znaya vse eto, legko ubedit'sya, chto otdel'nye OVS uspevayut stolknut'sya i slit'sya drug s drugom eshe do togo, kak polnost'yu rasseyutsya v mezhzvezdnoi srede. Poskol'ku slivayutsya goryachie puzyri, okruzhennye sravnitel'no plotnoi holodnoi obolochkoi, bol'shaya chast' gaza galaktichekogo diska okazyvaetsya zapolnennoi etoi goryachei razrezhennoi plazmoi. Takim obrazom, vspyshki sverhnovyh reguliruyut fizicheskoe sostoyanie mezhzvezdnoi sredy v galaktikah, podobnyh nashei. Osobenno horosho eto zametno v oblasti molodyh zvezdnyh associacii, v kotorye vhodyat desyatki i sotni massivnyh zvezd. Tam eti vspyshki proishodyat chashe i blizhe drug k drugu, chem v srednem po Galaktike. V rezul'tate chastyh vspyshek v bogatyh zvezdnyh associaciyah formiruyutsya massivnye rasshiryayushiesya sverhobolochki razmerom v sotni parsek, inogda do 1-2 kiloparsek. Sushestvennuyu rol' v obrazovanii sverhobolochek igraet takzhe nepreryvnoe istechenie veshestva s poverhnosti zvezd-tak nazyvaemyi zvezdnyi veter. Takie sverhobolochki horosho vidny na fotografiyah blizkih galaktik, naprimer, Bol'shogo Magellanova Oblaka.

Rasshirenie sverhobolochek privodit k narusheniyu ustoichivosti blizlezhashih molekulyarnyh oblakov. Eto mozhet iniciirovat' ih szhatie i obrazovanie novogo pokoleniya massivnyh zvezd. Tak proishodit krugooborot veshestva v Galaktike. Zvezdy obrazuyutsya iz gazovoi materii, obogashayut ee tyazhelymi elementami v rezul'tate yadernyh reakcii v centre zvezdy i pri vzryve SN i zatem vybrasyvayut veshestvo v mezhzvezdnuyu sredu v vide zvezdnogo vetra, putem sbrosa obolochek (planetarnyh tumannostei, obolochek vokrug nekotoryh tipov massivnyh zvezd) i v rezul'tate vspyshek SN. A rasshirenie sverhobolochek, obrazovannyh summarnym deistviem zvezdnogo vetra i vspyshek sverhnovyh v zvezdnyh gruppirovkah, iniciiruet novye epizody zvezdoobrazovaniya.