Glava V. Osobye raznovidnosti novyh zvezd | Oglavlenie | Glava VII. Sverhnovye v dalekih galaktikah
Glava VI. ChTO SKRYVAETSYa ZA VSPYShKAMI NOVYH ZVEZD?
Novye zvezdy - dvoinye
K seredine nashego stoletiya ob'yasnenie yavleniya vspyshki novoi zvezdy svecheniem ee rasshiryayusheisya obolochki bylo uzhe besspornym. Astronomov vse bolee interesovali vnutrennie prichiny vspyshek novyh i v svyazi s etim ih svoistva v spokoinoi stadii posle vspyshki. Kazalos', chto nablyudeniya povedeniya spektral'nyh linii byvshih novyh zvezd i ih bleska ne mogut prinesti nichego neozhidannogo, a vazhneishie rezul'taty sleduet ozhidat' ot teorii vnutrennego stroeniya zvezd. I vse zhe glavnaya sensaciya, priblizivshaya nas k ponimaniyu prirody novyh zvezd i priotkryvshaya zavesu tainy ih vspyshek, svyazana imenno s nablyudeniyami bleska i spektrov i ob'yasneniem ih v pervuyu ochered' ne fizicheskimi, a mehanicheskimi prichinami.
Rech' idet ob otkrytii dvoistvennosti mnogih novyh zvezd i drugih vzryvnyh peremennyh.
V 1954 g. amerikanskii astronom M. Uoker obnaruzhil, chto Novaya Gerkulesa 1934 g. yavlyaetsya zatmenno-dvoinoi sistemoi s ochen' korotkim periodom v 4 chasa 39 minut. Napomnim, chto sistema iz dvuh zvezd vyglyadit dlya nablyudatelya na Zemle kak zatmennaya zvezda, esli luch zreniya lezhit v ploskosti orbity etoi sistemy. Togda zvezdy etoi sistemy poocheredno zaslonyayut drug druga. V rezul'tate my vidim sistematicheskie kolebaniya bleska zvezdy i periodicheskoe izmenenie doplerovskogo smesheniya spektral'nyh linii, otrazhayushee orbital'nye dvizheniya zvezd dvoinoi sistemy.
Izuchenie dvoinoi sistemy Novoi Gerkulesa pokazalo, chto krome obychnyh ona imeet eshe nebol'shie haoticheskie kolebaniya bleska, a na orbital'noe dvizhenie v sisteme ukazyvali tol'ko linii vodoroda i geliya v fioletovoi chasti spektra. U linii zhe vodoroda v krasnoi chasti spektra ne otmechalos' periodicheskogo doplerovskogo smesheniya; oni ochevidno, prinadlezhat tumannosti, obvolakivayushei dvoinuyu zvezdu. K tomu zhe ne bylo naideno nikakih sledov spektra drugoi zvezdy.
Takaya strannaya situaciya sil'no napominala sluchai simbioticheskoi zvezdy. Sistema, po-vidimomu, sostoit iz goryachei zvezdy, shodnoi po harakteristikam s belym karlikom, i iz temnogo sputnika, kotoryi regulyarno zatmevaet glavnuyu zvezdu. Goryachaya zvezda, kak polagayut, okruzhena kol'com goryachego gaza, dvizhushegosya vmeste s nei po orbite vokrug obshego centra tyazhesti dvoinoi sistemy (ris. 14). Imenno etot gaz i pokazyvaet orbital'noe dvizhenie v spektre sistemy.
Ris. 14. Model' dvoinoi
sistemy Novoi Strely 1913 g.
Krestom otmechen centr mass sistemy, "Grusha"
(1) - razrezhennyi krasnyi gigant-sputnik, a chernyi kruzhok (2) - goryachaya
zvezda so svoistvami belogo karlika, yavlyayushayasya glavnym komponentom sistemy.
Strelki pokazyvayut vytekanie gaza iz sputnika i obrazovanie kol'ca vokrug
goryachei zvezdy. U novoi Gerkulesa 1943 g. sputnik yavlyaetsya karlikom i v
spektre ne proyavlyaetsya.
Tak raskrylas' struktura odnoi iz novyh zvezd. No vse li novye ustroeny po takomu obrazcu i yavlyayutsya dvoinymi sistemami? Etim voprosom zanyalis' amerikanskie astronomy R. Kraft i Dzh. Mamford i pol'skie astronomy V. Kzhemin'skii i B. Pachin'skii. Spektroskopicheskim issledovaniyam byli podvergnuty neskol'ko novyh zvezd, a takzhe peremennyh tipa U Bliznecov i nekotorye novopodobnye.
Kraft obratil vnimanie na to, chto dazhe esli vse novye yavlyayutsya dvoinymi s tesno raspolozhennymi drug k drugu zvezdami, to lish' nekotorye iz nih budut dlya nas zatmennymi. Nuzhno iskat' ne kolebaniya bleska, a v pervuyu ochered' periodicheskie izmeneniya luchevyh skorostei v spektrah, vyzvannye ih orbital'nymi dvizheniyami. I vse zhe u chasti byvshih novyh zvezd mozhet i ne byt' sledov orbital'nogo dvizheniya v spektrah - v tom sluchae, esli luch zreniya nablyudatelya prohodit blizko k napravleniyu osi orbital'nogo dvizheniya sistemy.
U bol'shinstva issledovannyh novyh zvezd i im podobnyh ob'ektov deistvitel'no byli obnaruzheny periodicheskie izmeneniya luchevyh skorostei s periodom ot neskol'kih chasov do neskol'kih mesyacev. Byli i ozhidaemye isklyucheniya. Otsyuda posledoval vazhnyi vyvod: novye zvezdy i shodnye s nimi ob'ekty yavlyayutsya, kak pravilo, dvoinymi sistemami. Ostorozhnost' takoi formulirovki ob'yasnyaetsya tem, chto my poka ne videli sputnikov i glavnyh zvezd v etih sistemah razdel'no, a zaklyuchenie o dvoistvennosti vyveli iz povedeniya spektral'nyh linii. Krome togo, imeyutsya sluchai, kogda spektral'nye issledovaniya ne otmechayut priznakov dvoistvennosti zvezd; v etom sluchae mozhno dumat', chto orbity ih komponent sluchaino lezhat v ploskosti, perpendikulyarnoi luchu zreniya nablyudatelya.
Okazalos', chto vse novye zvezdy (v tom chisle i povtornye), u kotoryh obnaruzheny sledy orbital'nogo dvizheniya, sostoyat iz kompaktnoi glavnoi zvezdy - goryachego belogo karlika - i holodnogo razrezhennogo sputnika spektral'nyh klassov K ili M. Poslednii svetit ochen' slabo i proyavlyaet sebya v spektre zametnymi liniyami. Etim sluchai novyh zvezd otlichaetsya ot simbioticheskih (novopodobnyh) zvezd.
Goryachaya zvezda v sisteme novoi zvezdy okruzhena gazovym diskom. Kak on voznik? Delo zaklyuchaetsya v svoistvah tesnyh dvoinyh sistem. U lyuboi dvoinoi sistemy, bud' ona zvezda so sputnikom ili Zemlya i Luna, na osi, prohodyashei cherez centry glavnogo tela i sputnika, imeetsya tochka , gde uravnoveshivayutsya sily prityazheniya oboih tel. Eta tochka predstavlyaet soboi kak by bresh', cherez kotoruyu holodnyi sputnik sistematicheski teryaet veshestvo, peretekayushee v gazovoe kol'co vokrug goryachei zvezdy. Pod deistviem tyagoteniya etoi zvezdy gaz po spiral'noi traektorii priblizhaetsya so vse vozrastayushei skorost'yu k poverhnosti belogo karlika. Peretekanie idet nepreryvno, i obrazuetsya sploshnoi disk gaza.
Kak tol'ko opredelilis' kontury yavleniya, proishodyashego v tesnyh dvoinyh sistemah, stalo yasno, chto eta vzaimodeistvuyushaya kombinaciya krasnyi gigant - belyi karlik i disk ne sluchaina, a imeet pryamoe otnoshenie k samomu yavleniyu vspyshki. Sobstvenno novoi okazalsya goryachii belyi karlik, okruzhennyi vodorodnym diskom, obrazovavshimsya iz veshestva, peretekshego s holodnogo sputnika.
Posle togo kak byla obnaruzhena dvoistvennost' novyh, sledy dvoistvennosti byli naideny i u nekotoryh novopodobnyh zvezd, ne imevshih yavnyh vspyshek, ne govorya uzhe o simbioticheskih, dvoistvennost' kotoryh byla izvestna izdavna.
Dovol'no lyubopytnym okazalsya fakt obnaruzheniya dvoistvennosti ryada peremennyh tipa U Bliznecov. Oni vo mnogom pohozhi na dvoinye zvezdy, vspyhivavshie kak novye, no imeyut i zametnye otlichiya. Issleduya peremennye etogo tipa, udaetsya vyyasnit', chto, vozmozhno, proishodit v dvoinoi sisteme vo vremya vspyshki. Pol'skii astronom V. Kzhemin'skii po analizu krivyh bleska obnaruzhil, chto v sluchae peremennyh tipa U Bliznecov vspyhivaet ne goryachaya zvezda, kak eto polagayut v sluchae novyh zvezd, a bolee holodnaya zvezda dvoinoi sistemy. Po raschetam Kzhemin'skogo vo vremya vspyshki eta zvezda na 40% uvelichivaet svoi razmery i odnovremenno razogrevaetsya s 5000 K do 15000 K. V takom sluchae novye i blizkie k nim novopodobnye zvezdy dolzhny principial'no otlichat'sya ot vzryvnyh peremennyh tipa U Bliznecov. No est' uzhe i drugaya tochka zreniya. Uoker i ital'yanskii astronom G. Chinkarini obnaruzhili v 1968 g. po spektral'nym nablyudeniyam odnoi iz peremennyh tipa U Bliznecov, chto vspyshka svyazana s obolochkoi ili kol'com vokrug glavnoi zvezdy. Poetomu pol'skii astronom Yu. Smak v 1971 g. predlozhil novuyu shemu vspyshki peremennyh U Bliznecov, soglasno kotoroi za vspyshku otvetstvenno goryachee pyatno v kol'ce, okruzhayushem glavnuyu zvezdu. V etom sluchae principial'noi raznicy mezhdu peremennymi etogo tipa i novymi uzhe net.
Kak vyglyadit process razvitiya vspyshki novoi
To, chto pri vspyshke novoi zvezdy proizoshel sil'nyi vzryv i vokrug nee obrazovalas' rasshiryayushayasya obolochka, yavlyaetsya, v sushnosti, nablyudatel'nym faktom. No pochemu, kak i gde proizoshel v novoi zvezde vzryv - eto voprosy slozhnye i razobrat'sya v nih my smozhem, esli sostavim otchetlivoe predstavlenie o tom, kak razvivaetsya vspyshka novoi zvezdy soglasno nablyudaemym izmeneniyam bleska i spektra.
Vsledstvie vzryva v zvezde vydelyaetsya mnogo energii, kotoraya rashoduetsya na nagrevanie okruzhayushei massy gaza. Poetomu po zakonam gazovogo sostoyaniya rezko vozrastaet davlenie gaza, narushaetsya ravnovesie mezhdu naruzhnymi sloyami zvezdy i sloem, gde proizoshel vzryv. Naruzhnaya obolochka zvezdy nachinaet rasshiryat'sya. Pri etom rezko vozrastaet izluchayushaya poverhnost' zvezdy, vsledstvie chego uvelichivaetsya ee svetovaya otdacha, t. e. svetimost'. Eto my nablyudaem kak povyshenie bleska zvezdy.
Po mere rasshireniya naruzhnyh sloev ih plotnost' bystro ubyvaet, poetomu radius fotosfery ili zony, neprozrachnoi dlya nepreryvnogo izlucheniya zvezdy, rastet znachitel'no medlennee, chem radius rasshiryayusheisya obolochki. Nastupaet moment, kogda radius fotosfery dostigaet maksimal'noi velichiny, a zatem nachinaet otstupat' v glub' obolochki. Poskol'ku pri etom ploshad' izluchayushei poverhnosti bystro sokrashaetsya, blesk zvezdy, dostignuv maksimuma, nachinaet padat'.
Sleduet napomnit', chto pri vozrastanii radiusa fotosfery ee temperatura sistematicheski ubyvaet, tak kak fotosfera - eto blizkie k naruzhnym bolee holodnye sloi obolochki.
No harakter izmeneniya bleska v gorazdo bol'shei stepeni zavisit ot izmeneniya razmerov poverhnosti izluchayushei obolochki, chem ot izmeneniya temperatury.
Esli process vspyshki novoi zvezdy ogranichivalsya by etoi elementarnoi kartinoi, blesk ee posle maksimuma padal by ochen' bystro. Odnako spektral'nye issledovaniya i krivaya bleska novoi ukazyvayut na bolee slozhnyi harakter yavlenii, protekayushih v obolochke uzhe posle dostizheniya zvezdoi maksimal'nogo bleska.
Po mere rasshireniya obolochki novoi zvezdy ee plotnost' umen'shaetsya, linii poglosheniya stanovyatsya slabee i ischezayut: snachala samye slabye, a posle vseh - samye zametnye. Nastupaet nebulyarnaya stadiya. No eto proishodit ne srazu posle dostizheniya maksimuma bleska. Vskore posle maksimuma bleska v spektre novoi poyavlyayutsya krome linii poglosheniya glavnogo spektra, prinadlezhashih glavnoi obolochke zvezdy, eshe linii poglosheniya diffuzno-iskrovogo, a vposledstvii i orionova spektra. Linii diffuzno-iskrovogo spektra sil'nee smesheny v fioletovuyu oblast', chto svidetel'stvuet o tom, chto sloi veshestva, obrazuyushego eti linii, udalyayutsya ot zvezdy so skorost'yu v 1.5-2.5 raza bol'shei, chem skorost' glavnoi rasshiryayusheisya obolochki novoi zvezdy. Skorost' rasshireniya veshestva, obrazuyushego orionov spektr, byvaet eshe bolee vysokoi.
Spektral'nye linii diffuzno-iskrovogo i orionova spektrov svidetel'stvuyut o tom, chto v novoi zvezde i posle dostizheniya eyu maksimuma bleska prodolzhaetsya istechenie veshestva v rasshiryayushuyusya obolochku. Prichina etogo yavleniya poka ne ustanovlena, no k nachalu nebulyarnogo perioda massa vybroshennoi obolochki okazyvaetsya uzhe primerno v dva raza bol'she, chem ona byla do poyavleniya diffuzno-iskrovogo spektra. Predpolagayut, chto veshestvo, popolnyayushee obolochku posle maksimuma bleska, razgonyaetsya do bolee vysokih skorostei energiei ionov i goryachego ul'trafioletovogo izlucheniya novoi zvezdy. Takuyu gipotezu predlozhil sovetskii astrofizik E.R. Mustel'.
Gaz popolnyaet obolochku otdel'nymi sgustkami raznoi skorosti, plotnosti i temperatury. Poetomu diffuzno-iskrovoi i orionov spektry novyh zvezd dovol'no raznoobrazny i peremenchivy. Imeya povyshennuyu po sravneniyu s glavnoi obolochkoi skorost', oni v konce koncov dogonyayut glavnuyu obolochku, i v moment, kogda eto dolzhno proizoiti, v spektre novoi zvezdy deistvitel'no ischezayut linii diffuzno-iskrovogo spektra.
V teh sluchayah, kogda istechenie veshestva iz nedr novoi prodolzhaetsya do samoi nebulyarnoi stadii, ono mozhet idti plavno ili, naoborot, neravnomerno. V sootvetstvii s etim krivaya bleska v perehodnoi stadii imeet razlichnyi vid. Pri spokoinom istechenii u krivoi bleska plavnyi vid, a pri neravnomernom i krivaya bleska, i intensivnosti spektra i ego yarkih linii - vse menyaetsya skachkoobrazno. Esli zhe istechenie gaza voobshe prekrashaetsya, to proishodit rezkoe padenie bleska. Zatem v nebulyarnoi stadii blesk snova vosstanavlivaetsya na urovne, kotoryi na 6-7 zvezdnyh velichin nizhe maksimuma.
Takim obrazom, kolebaniya bleska intensivnostei spektra i linii, a takzhe ih smeshenie, poyavlenie i ischeznovenie poluchayut estestvennoe ob'yasnenie. No sushestvuyut eshe ne reshennye vazhnye voprosy. Naprimer, do sih por ne reshen okonchatel'no vopros, kogda proishodit otdelenie glavnoi obolochki, ot zvezdy. Chast' astronomov schitaet, chto eto proishodit srazu posle vzryva i zadolgo do maksimuma. Po mneniyu zhe E.R. Mustelya, vplot' do maksimuma proishodit "razduvanie" fotosfery novoi zvezdy, a v moment maksimuma obolochka nakonec, otryvaetsya.
I ta i drugaya gipotezy ob'yasnyayut vse peripetii razvitiya obolochki novoi zvezdy i perehod obolochki v gazovuyu tumannost'. Odna gipoteza legche ob'yasnyaet odni stadii, drugaya - inye. Odnako dlya togo chtoby razduvshayasya zvezda stala szhimat'sya, ona dolzhna libo imet' ogromnuyu massu (v neskol'ko soten mass Solnca), libo sil'nye magnitnye polya.
Ris. 15. Stroenie glavnoi obolochki, vybroshennoi
Novoi Orla 1918 g., po E.R. Mustelyu.
S drugoi storony, special'nye issledovaniya snimkov rasshiryayushihsya obolochek yarkih novyh zvezd pozvolili E.R. Mustelyu i A.A. Boyarchuku vyyavit', chto obolochka u Novoi Perseya 1901 g. imeet sravnitel'no pravil'nuyu krugluyu formu (sm. ris. 9), a u Novoi Orla 1918 g. i Novoi Gerkulesa 1934 g. obnaruzhilis' svoego roda simmetrichnye po otnosheniyu k nekotoroi osi sgustki. Obolochki imeyut polyarnye sgustki i ekvatorial'nye kol'ca (ris. 15). Po mneniyu avtorov raboty, takoe yavlenie mozhet ob'yasnyat'sya sushestvovaniem magnitnogo polya novoi, zvezdy, imeyushego osevoi (dipol'nyi) harakter podobno magnitnomu polyu zemnogo shara v napravlenii magnitnoi osi pole dolzhno tormozit' ionizovannyi gaz v men'shei stepeni, chem v ekvatorial'nom napravlenii, poetomu rasshiryayushayasya obolochka novoi zvezdy priobretaet vytyanutuyu vdol' magnitnoi osi formu. Vozmozhno takzhe, chto sushestvuet kakaya-to vzaimosvyaz' mezhdu periodom obrasheniya tesnoi pary v novoi zvezde i napryazhennost'yu ee magnitnogo polya. Tak, period obrasheniya u Novoi Perseya primerno v 10 raz bol'she, chem u dvuh upomyanutyh vyshe novyh, i vozdeistvie magnitnogo polya na rasshiryayushuyusya obolochku v etom sluchae proyavlyaetsya dovol'no ravnomerno vo vseh napravleniyah.
Obnaruzhenie sledov magnitnogo polya v novyh zvezdah i ustanovlenie fakta postoyannogo popolneniya obolochki novoi zvezdy posle ee vybrosa umen'shili by razlichie mezhdu upominavshimisya vyshe gipotezami.
Polnaya energiya vspyshki novoi zvezdy
Chtoby priblizit'sya k raskrytiyu tainy vzryvov v zvezdah, nuzhno ocenit' vydelyayushuyusya pri etom energiyu. Sovershenno ochevidno, chto esli energiya vzryva sostavlyaet nichtozhnuyu dolyu zapasa, zaklyuchennogo v zvezde, to vzryv ne vedet k ser'eznoi perestroike nedr zvezdy, kakaya proishodit, naprimer, pri perehode zvezdy na novyi vid yadernogo goryuchego. Krome togo, znachenie vydelyaemoi pri vzryve energii podskazhet, chto mozhet sluzhit' ee istochnikom i gde iskat' prichinu vzryva.
No kak ustanovit' znachenie energii vzryva? Ochevidno, po ee rashodu na fizicheskie i mehanicheskie processy, protekayushie vo vremya vspyshki. Vospol'zovavshis' odnim buhgalterskim terminom "rashod", my tut zhe pribegnem k drugomu - "balans", tak kak nasha zadacha podvesti energeticheskii balans vspyshki novoi zvezdy. Kakovy zhe osnovnye stat'i rashoda zvezdy na ustroistvo vynuzhdennogo feierverka?
Kak my uzhe znaem, vysokaya temperatura v meste vzryva sozdaet vysokoe davlenie, kotoroe otryvaet ot zvezdy sloi, lezhashii nad mestom vzryva. Takim obrazom, chast' energii pri vzryve rashoduetsya v teplovoi forme, a chast' prevrashaetsya v mehanicheskuyu energiyu i ispol'zuetsya na otryv obolochki ot zvezdy, na rasshirenie gaza v etoi obolochke, a takzhe na rasshirenie samoi obolochki. V usloviyah rasshiryayusheisya obolochki teplovaya energiya vzryva vmeste s energiei, postupayushei iz obnazhivshihsya nedr zvezdy, idet na izluchenie.
Preodolenie tyagoteniya zvezdy trebuet znachitel'noi energii. Eto, sobstvenno, energiya, neobhodimaya gazovoi chastice ili telu (naprimer rakete) dlya dostizheniya vtoroi kosmicheskoi skorosti. Otorvavshis' ot zvezdy, gaz dvizhetsya so skorost'yu okolo 1000 km/s. Energiya etogo dvizheniya - horosho izvestnaya v mehanike kineticheskaya, energiya - proporcional'na kvadratu skorosti rasshireniya obolochki. Po mere rasshireniya obolochki uvelichivaetsya izluchayushaya poverhnost' zvezdy i sootvetstvenno rastet svetovaya otdacha ili svetimost'.
Chtoby podschitat' polnyi rashod energii, izluchaemoi za vremya vspyshki, nuzhno slozhit' ee ezhesutochnye rashody, pol'zuyas', svedeniyami ob izmenenii bleska, temperatury i razmerov novoi zvezdy. Raschety pokazyvayut, chto poterya novoi zvezdoi energii na izluchenie okazyvaetsya pochti takoi zhe, kak i rashod energii na otryv i rasshirenie obolochki.
V zavisimosti ot svetimosti pri vspyshke (t. e. ot absolyutnoi velichiny zvezdy v maksimume bleska) rashody energii na rasshirenie, otryv i izluchenie novoi koleblyutsya v desyatki raz. Srednyaya polnaya energiya vspyshki sostavlyaet 1047 erg, t. e. stol'ko, skol'ko energii izluchaet nashe Solnce za million let. No samoe sushestvennoe razlichie v raschete energeticheskogo balansa novoi zavisit ot togo, kogda otryvaetsya obolochka: pri vzryve ili posle razduvaniya zvezdy do maksimuma. V poslednem sluchae rashody v 200 raz nizhe, no kak govorilos' pri razbore etih gipotez, u novoi zvezdy togda dolzhny byt' libo ogromnaya massa, libo sil'noe magnitnoe pole. Vo izbezhanie etih trudnostei predpochitayut gipotezu rannego otryva, vedushuyu k upomyanutomu ravenstvu mezhdu mehanicheskoi i izluchatel'noi dolyami energii vzryva.
No vse li glavnye rashody my uchli? Ne rashoduetsya li chast' energii novoi zvezdy na obrazovanie kosmicheskih luchei? Astrofizika ustanovila vzaimosvyaz' mezhdu rozhdeniem kosmicheskih luchei i sinhrotronnym radioizlucheniem. Esli v novoi zvezde rozhdayutsya kosmicheskie luchi (ne tol'ko protony i drugie yadra, no i elektrony), oni dolzhny v svoyu ochered' sozdavat' v ee gazovoi obolochke sil'noe sinhrotronnoe radioizluchenie. No u novyh zvezd ni vo vremya vspyshki, ni v nebulyarnoi stadii, osobenno blagopriyatnoi dlya etogo vida radioizlucheniya, ne naideno ego sledov. Tol'ko v poslednie gody s pomosh'yu gigantskih radioteleskopov udalos' obnaruzhit' nebol'shoe teplovoe radioizluchenie nekotoryh novyh vo vremya ih vspyshek.
Zato issledovaniya infrakrasnyh spektrov novyh zvezd prinesli syurprizy. Esli Novaya Zmei 1970 g. posle dostizheniya maksimuma nachala sistematicheski oslabevat' v vidimyh luchah, to na volnah 1-10 mkm ona bolee 3.5 mesyacev ostavalas' postoyannoi po blesku. Ee blesk v infrakrasnoi oblasti dostigal v etot period -4-i zvezdnoi velichiny, i ona byla samoi yarkoi infrakrasnoi zvezdoi na nebe. I eto proishodilo v to vremya, kak vizual'nyi blesk zvezdy umen'shilsya na chetyre zvezdnye velichiny posle maksimuma. Predpolagayut, chto vysokuyu infrakrasnuyu svetimost' novoi zvezdy sozdaet oblako pylinok, sformirovavsheesya cherez neskol'ko sutok posle nachala vspyshki. Temperaturu pylinok oblaka ocenivayut v 900K, diametr oblaka okolo 6.5 mlrd. km, massa ego - odna millionnaya massy Solnca, ili okolo 1% massy obolochki, vybrasyvaemoi novoi zvezdoi. Infrakrasnyi fenomen byl obnaruzhen takzhe u povtornoi Novoi Zmeenosca, imevshei poslednyuyu vspyshku za tri goda do provedennyh nablyudenii, no u povtornoi Novoi Severnoi Korony povyshennoi infrakrasnoi svetimosti ne nashli, potomu chto proshlo uzhe 39 let so vremeni poslednei vspyshki etoi zvezdy.
Za vremya mezhdu vspyshkami novaya zvezda izluchaet primerno stol'ko zhe energii, skol'ko vysvobozhdaet pri vspyshke. Sledovatel'no, ne stanovyas' na gran' energeticheskogo bankrotstva, ona mozhet pozvolyat' sebe povtoryat' takie feierverki cherez opredelennoe vremya. Ranee my videli, chto i vybrasyvaemaya pri vzryve massa gaza nesushestvenna dlya ee dal'neishei sud'by.
Perehodyat li odni ob'ekty v drugie ili prosto sosushestvuyut v shodnyh po usloviyam sostoyaniyah, eto reshat issledovaniya roli dvoistvennosti vzryvnyh zvezd v ih evolyucii.
V etom otnoshenii pokazatel'na gipoteza amerikanca R. Krafta i argentinca X. Sahade o tom, chto zvezdy tipa U Bliznecov est' etap vhode evolyucii zatmennyh peremennyh sistem, imeyushih periody menee sutok (tak nazyvaemyh sistem tipa W Bol'shoi Medvedicy). Deistvitel'no, tesnye dvoinye s periodami menee sutok shodny so zvezdami tipa U Bliznecov po razmesheniyu v Galaktike i po harakteru dvizheniya v nei. A po svetimosti, massam i periodam obrasheniya pervye neskol'ko bol'she vtoryh. V processe evolyucii zvezdy tipa W Bol'shoi Medvedicy dolzhny teryat' polovinu, svoei massy. Odna iz zvezd dvoinoi sistemy dolzhna stat' krasnym gigantom, kotoryi zapolnyaet svoei atmosferoi prostranstvo vplot' do tochek ravnovesiya. Cherez eti tochki uhodit chast' ego gaza, t. e. teryaetsya massa zvezdy. Hod evolyucii tesnoi dvoinoi sistemy s etogo momenta izmenyaetsya: ona bystro teryaet v masse i prevrashaetsya v peremennuyu tipa U Bliznecov. Kak my uvidim dalee, chto-to v takom zhe rode proishodit, po-vidimomu, i u novyh zvezd.
Chto izvestno o prichinah vzryvov v novyh zvezdah?
Estestvenno, chto prichiny vspyshek novyh zvezd stalo vozmozhnym ustanovit' lish' posle togo, kak vyyasnilos', chto oni yavlyayutsya tesnymi dvoichnymi sistemami, glavnym chlenom kotoryh yavlyaetsya belyi karlik, okruzhennyi gazovym diskom. Kak my uzhe znaem, sobstvennyi vodorod belogo karlika davno vygorel v predshestvuyushih stadiyah evolyucii etoi zvezdy i naruzhnye sloi ego soderzhat yadra geliya, ugleroda, azota i kisloroda naryadu so svobodnymi elektronami, obladayushimi svoistvami vyrozhdennogo gaza. Na poverhnost' belogo karlika nepreryvno postupaet "svezhii" vodorod, popadayushii iz obolochki holodnogo sputnika v gazovyi disk vokrug belogo karlika, v kotorom yadra vodoroda razgonyayutsya po spiral'noi traektorii do skorostei v tysyachi kilometrov v sekundu. S takoi skorost'yu struya vodoroda udaryaet po naruzhnomu sloyu belogo karlika, peremeshivaetsya s nim i sozdaet novyi sloi termoyadernogo goryuchego.
Razognavshiesya v pole tyagoteniya belogo karlika protony legko preodolevayut ottalkivanie yadernyh sil i, nachinaya s temperatur vyshe 20 mln. kel'vinov, slivayutsya s yadrami ukazannyh vyshe elementov. Nachinayut idti termoyadernye reakcii, pri kotoryh dopolnitel'no vydelyaetsya energiya. I esli by veshestvo belogo karlika bylo obyknovennym gazom, to eta energiya, soglasno gazovym zakonam, povyshala by temperaturu gaza i v itoge shla by na ego rasshirenie, kak eto nablyudaetsya v normal'nyh zvezdah. No vyrozhdennyi elektronnyi gaz v belom karlike ne rasshiryaetsya pri povyshenii temperatury. Vydelyaemaya pri reakciyah energiya celikom uhodit tol'ko na vozrastanie temperatury. A chem vyshe ona, tem sil'nee idut termoyadernye reakcii, vysvobozhdayushie vse bol'shuyu energiyu. I vot nastupaet moment, kogda temperatura dostigaet 100 mln. kel'vinov, i vydelenie energii na neskol'ko minut priobretaet mgnovennyi, vzryvnoi harakter. Karlik sbrasyvaet zagorevshuyusya obolochku, chto my i nablyudaem kak vspyshku novoi zvezdy. Temperatura ego poverhnosti stanovitsya nizhe 20 mln. kel'vinov, termoyadernye reakcii prekrashayutsya, nachinaetsya novyi cikl. Za vremya okolo sutok vosstanavlivaetsya pitanie belogo karlika vodorodom, peretekayushim ot holodnogo sputnika, i cherez tysyachi let, a u povtornyh novyh - vsego cherez desyatki let - ego poverhnost' nastol'ko obogatitsya vodorodom i podnimet temperaturu, chto snova nachnutsya termoyadernye processy.
Takim obrazom, belyi karlik ustraivaet feierverki za schet priobretennoi im ot sputnika gazovoi massy, neznachitel'no rashoduya svoe veshestvo. Vspyshki novoi zvezdy mogut povtoryat'sya mnogo raz, poka ne issyaknet rezervuar vodoroda - obolochka holodnogo giganta.
Vot tak uzhe okolo dvadcati let nazad predstavlyal prichinu vspyshek novyh zvezd R. Kraft. Kstati, vospol'zovavshis' rezul'tatami ego issledovanii tesnoi dvoinoi sistemy Novoi Gerkulesa 1934 g., my mozhem rasschitat' zavisimost' mezhdu velichinoi amplitudy vspyshki i dlitel'nost'yu cikla. Iz nablyudenii za Novoi Gerkulesa ustanovleno, chto ves' gaz diska uspevaet obnovit'sya v techenie odnih sutok, t. e. transportirovka gaza trebuet takogo vremeni. Massa gaza, vybroshennogo pri vspyshke Novoi Gerkulesa, v 2-3 milliona raz prevyshaet massu gazovogo diska, sledovatel'no, dlya nakopleniya izbytochnoi massy, kotoruyu belyi karlik potom vybrosit, neobhodimo okolo dvuh millionov dnei ili pyat'-shest' tysyach let. Amplituda Novoi Gerkulesa 13-14 zvezdnyh velichii, i, soglasno ris. 11, dlitel'nost' cikla dolzhna sostavit' tozhe pyat' ili shest' tysyach let.
Odnako gipoteza o termoyadernom vzryve na poverhnosti belogo karlika stanet nadezhnoi teoriei tol'ko posle vsestoronnei kolichestvennoi proverki. V poslednem desyatiletii amerikanskie astrofiziki S. Starfild, Dzh. Truran i U. Sparks sdelali kolichestvennye raschety vspyshek novyh zvezd, osnovannye na opisannoi vyshe idee. Opirayas' na dannye nablyudenii tesnyh dvoinyh sistem nekotoryh novyh zvezd, oni nashli skorost' pitaniya belogo karlika vodorodom, podobno tomu, kak eto sdelal Kraft dlya novoi Gerkulesa. K tomu zhe teper' luchshe ustanovleny skorosti termoyadernyh reakcii uglerodno-azotno-kislorodnogo cikla. Poetomu stalo vozmozhnym rasschitat' krivye bleska novyh zvezd v zavisimosti ot procentnogo soderzhaniya vodoroda, geliya i legkih elementov, t. e. ugleroda, azota, kisloroda. V obychnyh zvezdnyh sloyah na 10000 yader vodoroda prihoditsya okolo 850 yader geliya, 3, 1 i 7 yader sootvetstvenno ugleroda, azota i kisloroda. V sluchae bystryh novyh zvezd raschety sootvetstvuyut nablyudaemym krivym bleska, esli, v poverhnostnyh sloyah belyh karlikov soderzhitsya v sto raz bol'she etih elementov, t. e. na 10000 yader vodoroda dolzhno byt' do 300, 100 i 700 yader ugleroda, azota i kisloroda sootvetstvenno, a takzhe povyshennoe kolichestvo geliya, kak osnovnogo elementa, iz kotorogo sostoit belyi karlik. V sluchae medlennyh novyh raschety predskazyvali nebol'shoi izbytok etih legkih elementov.
No predskazanie okazalos' vozmozhnym legko proverit'. Ved' takoe otnositel'noe soderzhanie elementov dolzhno nablyudat'sya v spektrah obolochek, vybroshennyh novymi zvezdami! K nastoyashemu vremeni s etoi cel'yu proveden tshatel'nyi analiz spektrov desyatka novyh zvezd vo vremya vspyshek. V SSSR eto sdelali A.A. Mustel' i L.I. Antipova, a takzhe A.A. Boyarchuk, v SShA - R. Uil'yame i drugie. Ozhidaemyi pochti stokratnyi izbytok elementov podtverdilsya. No on okazalsya stol' zhe bol'shim i u medlennyh novyh zvezd. Po-vidimomu, raschety Starfilda i drugih trebuyut utochnenii. Deistvitel'no, nel'zya zabyvat', chto pri temperaturah v 100 mln. kel'vinov yadernym goryuchim stanovitsya eshe i glavnyi element belogo karlika, gelii, tri yadra kotorogo slivayutsya v yadre ugleroda, vydelyaya energiyu. Uchet etoi reakcii mozhet neskol'ko, izmenit' raschety.
Glava V. Osobye raznovidnosti novyh zvezd | Oglavlenie | Glava VII. Sverhnovye v dalekih galaktikah
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
novye zvezdy - Sverhnovye - ostatok Sverhnovoi - Pul'sar
Publikacii so slovami: novye zvezdy - Sverhnovye - ostatok Sverhnovoi - Pul'sar | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
