Vzryvayushiesya zvezdy
Charushii vid velichestvennogo zvezdnogo neba tol'ko na pervyi vzglyad kazhetsya neizmennym. Kazhdyi, kto nablyudal za nebom v techenie neskol'kih chasov obyazatel'no zametit "padayushie zvezdy" - meteory. Nu a tot, kto vnimatel'no sledit za zvezdami izo dnya v den' imeet v svoei zhizni bol'shoi shans obnaruzhit' novuyu zvezdu, voznikshuyu kak by na pustom meste. Blesk takoi zvezdy postepenno uvelichivalsya, dostigal maksimuma i cherez nekotoroe vremya (poryadka neskol'kih mesyacev) oslabeval nastol'ko, chto zvezda stanovilas' nevidimoi vooruzhennym glazom, ischezala. Eshe bolee grandioznoe nebesnoe yavlenie, poluchivshee nazvaznie sverhnovoi zvezdy, dazhe ostavilo svoi sled vo mnogih istoricheskih letopisyah raznyh narodov, potomu chto blesk takoi sverhnovoi zvezdy, poyavivsheisya opyat' zhe kak by na pustom meste, inogda dostigal takoi velichiny, chto zvezda stanovilas' vidimoi dazhe dnem! Yavleniya novyh zvezd byli obnaruzheny v glubokoi drevnosti, a v posledie sto let, kogda astronomicheskie nablyudeniya stali nosit' regulyarnyi harakter, a vid zvezdnogo neba stalo vozmozhno "protokolirovat'" na fotoplastinkah, stalo yasno, chto na meste "novyh" zvezd na samom dele est' slaben'kie zvezdochki -- prosto vnezapno ih blesk uvelichivaetsya, dostigaet maksimuma i zatem vnov' umen'shaetsya do "spokoinogo" urovnya. Bolee togo, stalo yasno, chto inogda yavlenie novoi zvezdy proishodit bolee ili menee regulyarno na odnom i tom zhe meste, to est' odna i ta zhe zvezda po kakim-to prichinam raz v sto let ili chashe sil'no uvelichivaet svoyu svetimost'. Ne tak obstoit delo so sverhnovymi -- esli na ih meste do nachala vspyshki i zametna zvezda (kak, naprimer, v sluchae poslednei otnositel'no yarkoi sverhnovoi 1987 g. v Bol'shom Magellanovom Oblake), to posle vspyshki eta zvezda deistvitel'no "ischezaet", sbrasyvaet obolochku, kotoraya zatem nablyudaetsya dolgie gody kak svetyashayasya tumannost' - ostatok vspyshki sverhnovoi, i, kak vpervye stalo yasno v 30-e gg. HH veka gollandskim astronomam Baade i Cvikki, v rezul'tate mozhet obrazovat'sya sverhplotnaya neitronnaya zvezda ili dazhe zagadochnaya chernaya dyra. Eta gipoteza obratilas' v uverennost' posle otkrytiya pul'sara - bystrovrashayusheisya neitronnoi zvezdy s periodom 33 millisekundy v centre izvestnoi Krabovidnoi tumannosti v sozvezdii Tel'ca, poyavivsheisya na meste vspyshki sverhnovoi 1054 g.
Novye zvezdy
Itak, yavleniya novyh i sverhnovyh zvezd imeyut sovershenno razlichnuyu prirodu. Kakovo zhe sovremennoe predstavlenie o nih? Nachnem s novyh zvezd. Vo vremya vspyshki blesk novoi uvelichivaetsya na 12-13 zvezdyh velichin, a vydelyaemaya energiya dohodit do erg (takaya energiya vydelyaetsya Solncem primerno za 100 tysyach let!). Do serediny 50-h godov priroda vspyshek novyh zvezd ostavalas' neyasnoi. No v 1954 g. bylo obnaruzheno, chto izvestnaya novaya zvezda DQ Gerkulesa vhodit v sostav tesnoi dvoinoi zvezdnoi sistemy s orbital'nym periodom neskol'ko chasov. V dal'neishem okazalos', chto vse novye zvezdy yavlyayutsya komponentami tesnyh dvoinyh sistem, v kotoryh odna zvezda - kak pravilo zvezda glavnoi posledovatel'nosti tipa nashego Solnca, a vtoraya - kompaktnyi, s razmerami v sotuyu dolyu ot radiusa Solnca (a on raven primerno 700000 km), belyi karlik. Orbita takoi dvoinoi zvezdy nastol'ko tesna, chto normal'naya zvezda okazyvaetsya sil'no deformirovannoi prilivnym vozdeistviem kompaktnogo soseda - belogo karlika, i plazma iz atmosfery etoi zvezdy mozhet svobodno padat' na belyi karlik, obrazuya vokrug nego diskoobraznuyu obolochku (akkrecionnyi disk). Veshestvo v diske tormozitsya vyazkimi silami, nagrevaetsya i obrazuet svechenie (imenno ono i nablyudaetsya v spokoinom sostoyanii), i v konce koncov dostigaet poverhnosti belogo karlika. Po mere padeniya etogo veshestva, na belom karlike obrazuetsya plotnyi tonkii sloi, temperatura kotorogo postepenno vozrastaet. V konce koncov (kak raz za harakternoe vremya ot neskol'kih let do soten let) fizicheskie usloviya v etom poverhnostnom sloe (temperatura i plotnost') dostigayut stol' vysokih znachenii, chto stolknoveniya bystryh protonov nachinayut privodit' k termoyadernoi reakcii sinteza geliya. No v otlichie ot central'nyh chastei Solnca, gde eta reakciya idet dostatochno medlenno iz-za specificheskogo svoistva ustoichivyh zvezd - otricatel'noi teploemkosti ih nedr - na poverhnosti belogo karlika reakciya nosit vzryvoobraznyi harakter (glavnym obrazom iz-za ochen' bol'shoi plotnosti veshestva). Imenno etot termoyadernyi vzryv na poverhnosti belogo karlika i privodit k sbrosu nakopivsheisya obolochki (kstati, ves'ma maloi massy - "vsego" okolo sotoi doli massy Solnca, t.e. 10 mass Yupitera), razlet i svechenie kotoroi i nablyudaetsya kak fenomen novoi zvezdy. Nesmotrya na vydelennuyu energiyu v erg, razletayushayasya obolochka prakticheski ne okazyvaet zametnogo vozdeistviya na sosednyuyu zvezdu, i ta prodolzhaet "postavlyat'" svezhee "toplivo" dlya sleduyushego vzryva. Kak pokazyvayut ocenki, chislo novyh zvezd, ezhegodno vspyhivayushih v nashei Galaktike, dostigaet sotni. Yasno, chto mezhzvezdnoe pogloshenie i raspredelenie zvezd po rasstoyaniyam ot Solnca delaet nevozmozhnym nablyudenie vseh etih ob'ektov. No samye yarkie novye zvezdy dovol'no chasto byvayut vidny nevooruzhennym glazom (let 20 nazad, v 1975 godu, novaya zvezda v sozvezdi Lebedya okolo polugoda "iskazhala" krestoobraznuyu konfiguraciyu etogo sozvezdiya). S nachalom ery rentgenovskoi astronomii (60-e gody) vyyasnilos', chto novye zvezdy vspyhivayut ne tol'ko v opticheskom diapazone - tak, v 70-e gody byli otkryty t.n. rentgenovskie barstery - regulyarno vspyhivayushie rentgenovskie istochniki. mehanizm ih vspyshek prakticheski tot zhe, chto i dlya klassicheskih novyh zvezd, za tem isklyucheniem, chto kompaktnaya zvezda v tesnoi dvoinoi sisteme, kak vyyasnilos', ne belyi karlik, a eshe bolee kompaktnaya neitronnaya zvezda s radiusom vsego v 10 km! Veshestvo normal'noi zvezdy tipa Solnca ili krasnogo karlika "sryvaetsya" prilivnymi silami so storony neitronnoi zvezdy, obrazuet akkrecionnyi disk, popadaet na poverhnost' neitronnoi zvezdy bez bol'shogo magnitnogo polya, nagrevaetsya tam i privodit k povtoryayushimsya termoyadernym vzryvam. A bol'shaya kompaktnost' neitronnoi zvezdy privodit k tomu, chto osnovnaya energiya pri vzryve uhodit v vide bolee energichnyh rentgenovskih kvantov.
Nakonec, nel'zya ne upomyanut' eshe ob odnom tipe novyh zvezd - rentgenovskih novyh zvezdah, kotorye vpyhivayut v rentgenovskom diapazone na neskol'ko mesyacev, a zatem polnost'yu ischezayut. Seichas takih rentgenovskih novyh izvestno okolo 10, i samoe volnuyushee otkrytie poslednih let, sdelannoe sovmestnymi usiliyami rentgenovskih i opticheskih astronomov Rossii, Ukrainy (s borta orbital'nogo kompleksa MIR-Kvant i observatorii "Granat" i v Krymskoi Astrofizicheskoi Observatorii) i za rubezhom, sostoit v tom, chto vo vseh rentgenovskih novyh kompaktnymi zvezdami yavlyaetsya, po-vidimomu, chernye dyry s massoi okolo 10 mass Solnca, sushestvovanie kotoryh neizbezhno sleduet iz Obshei teorii otnositel'nosti A.Einshteina. Priroda vspyshki zdes' sushestvenno inaya, chem u klassicheskih novyh zvezd i rentgenovskih barsterov, t.k. chernye dyry ne imeyut kakoi-libo poverhnosti, na kotoroi mozhet skaplivat'sya akkreciruemoe veshestvo. Kak polagayut, vyspyshka rentgenovskoi novoi svyazana s vnezapnym gigantskim energovydleniem v okruzhayushem chernuyu dyru akkrecionnom diske, i vyyasnenie prichiny takogo neustoichivogo povedeniya akkrecionnyh diskov - odna iz aktual'nyh zadach sovremennoi astrofiziki.
Sverhnovye zvezdy
Obratimsya teper' k yavleniyu sverhnovoi zvezdy - odnomu iz samyh grandioznyh kosmicheskih yavlenii. Korotko govorya, sverhnovaya - eto nastoyashii vzryv zvedy, kogda bol'shaya chast' ee massy (ili dazhe vsya) sbrasyvaetsya so skorost'yu do 10 tysyach km/s v prostranstvo, a ostavshayasya central'naya chast' shlopyvaetsya (kollapsiruet) v sverhplotnuyu neitronnuyu zvezdu ili dazhe v chernuyu dyru. Sverhnovye igrayut fundamental'nuyu rol' v evolyuci zvezd, yavlyayas' "finalom" zhizni zvezd s massami bolee 8-10 solnechnyh mass, rozhdaya neitronnye zvezdy i chernye dyry i obogashaya mezhzvezdnuyu sredu tyazhelymi himicheskimi elementami (prakticheski vse himicheskie elementy tyazhelee kisloroda kogda-to obrazovalis' pri vzryve kakoi-nibud' massivnoi zvezdy. Ne v etom li razgadka izvechnoi tyagi chelovechestva k zvezdam? Ved' v mel'chaishei krovinke zhivoi materii est' atomy zheleza, kazhdyi iz kotoryh byl sintezirovan pri gibeli massivnoi zvezdy, i v etom smysle lyudi srodni tomu snegoviku iz skazki G.-H. Andersena, kotoryi ispytyval neob'yasnimuyu lyubov' k zharkoi pechke, potomu chto osnovoi ego byla kocherga ... ). Po svoim nablyudaemym harakteristikam sverhnovye prinyato razdelyat' na 2 shirokih klassa - sverhnovye 1go i 2-go tipa. V spetrah sverhnovyh 1-go tipa net linii vodoroda, zavisimost' ih bleska ot vremeni (t.n. krivaya bleska) pochti ne menyaetsya ot sverhnovoi k sverhnovoi, svetimost' v maksimume bleska primerno odinakova. Sverhnovye 2-go tipa, naprotiv, imeyut bogatyi vodorodnymi liniyami opticheskii spektr, formy ih krivyh bleska vesma raznoobrazny, blesk v maksimume sil'no razlichaetsya u raznyh sverhnovyh. Chtoby dopolnit' kartinu razlichii mezhdu etimi tipami sverhnovyh ukazhem, chto tol'ko sverhnovye 1-go tipa vspyhivayut v ellipticheskih galaktikah (t.e. galaktikah bez spiral'noi struktury s ponizhennym tempom zvezdoobrazovaniya, osnovnoi sostav kotoryh - malomassivnye krasnye zvezdy), v to vremya kak v spiral'nyh galaktikah (k chislu kotoryh prinadlezhit i nasha galaktika Mlechnyi Put') vstrechayutsya oba tipa sverhnovyh, prichem ustanovleno, chto sverhnovye 2-go tipa koncentriruyutsya k spiral'nym rukavam galaktik, gde idet aktivnyi process zvezdoobrazovaniya i mnogo molodyh massivnyh zvezd. Eti fenomenologicheskie osobennosti navodyat na mysl' o razlichnoi prirode dvuh tipov sverhnovyh. Seichas nadezhno ustanovleno, chto pri vzryve lyuboi sverhnovoi osvobozhdaetsya vsegda primerno odno i to zhe (gigantskoe!) kolichestvo energii erg, chto sootvetstvuet energii svyazi obrazuyushegosya kompaktnogo ostatka (napomnim, chtoenergiya svyazi zvezdy sootvetstvuet takomu kolichestvu energii, kotoroe nuzhno zatratit', chtoby "raspylit'" veshestvo zvezdy na beskonechno udalennoe rasstoyanie). Osnovnaya energiya vzryva unositsya ne fotonami, a neitrino - relyativistkoi chasticei s ochen' maloi massoi ili voobshe bezmassovoi (etot vopros aktivno issleduetsya poslednie 10-20 let na samyh moshnyh uskoritelyah elementarnyh chastic), tak kak bol'shaya plotnost' zvezdnyh nedr ne pozvolyaet fotonam svobodno pokidat' zvezdu, a neitrino chrezvychaino slabo vzaimodeistvuyut s veshestvom (kak govoryat, imeyut ochen' maloe sechenie vzaimodeistviya) i dlya nih nedra zvezdy vpolne "prozrachny". Okonchatel'noi samosoglasvannoi teorii vzryva sverhnovyh s obrazovaniem kompaktnogo ostatka i sbrosom vneshnei obolochki ne sushestvuet vvidu krainei slozhnosti ucheta vseh fizicheskih processov, proishodyashih pri vspyshke sverhnovoi. Odnako vse dannye govoryat o tom, chto sverhnovye 2-go tipa yavlyayutsya sledstviem kollapsa yadra zvezdy, v kotorom proishodilo termoyadernoe gorenie snachala vodoroda v gelii, zatem geliya v uglerod i tak dalee do obrazovaniya izotopov elementov "zheleznogo pika" - zheleza, kobal'ta i nikelya, atomnye yadra kotoryh imeyut maksimal'nuyu energiyu svyazi v raschete na odnu chasticu (yasno, chto prisoedinenie novyh chastic k yadru, naprimer, zheleza, budet trebovat' zatrat energii, a potomu termoyadernoe gorenie i "ostanavlivaetsya" na elementah zheleznogo pika). Chto zhe zastavlyaet central'nye chasti massivnoi zvezdy teryat' ustoichivost' i kollapsirovat' kak tol'ko zheleznoe yadro stanet dostatochno massivnym (okolo 1.5 mass Solnca)? V nastoyashee vremya izvestny dva osnovnyh faktora, privodyashie k kollapsu. Vo-pervyh, eto "razval" yader zheleza na 13