Glava XI. Pul'sary - eshe odin vid reliktov sverhnovyh | Oglavlenie | Zaklyuchenie

---

Glava XII. NESKOL'KO TRUDNYH VOPROSOV

Poiski "Vzryvchatki"

Vse yavleniya, svyazannye so sverhnovymi, - opticheski nablyudaemaya vspyshka, rasshiryayushiisya ostatok obolochki i pul'sar - govoryat o bystrom vydelenii gigantskih kolichestv energii v korotkoe vremya, t.e. o sil'nom vzryve kak prichine yavleniya sverhnovoi. Deistvitel'no, po dannym o krivyh bleska, temperaturah sverhnovyh pri vspyshke i rasstoyaniyam do nih poluchayutsya ocenki energii, vydelyaemoi pri vspyshke v vide izluchenii, poryadka 10⁵⁰-10⁵¹ ergov. Krome togo, ogromnye massy i vysokie skorosti rasshireniya otorvannyh ot zvezd obolochek svidetel'stvuyut o bol'shih rashodah i kineticheskoi energii. V zavisimosti ot mass i skorostei rasshireniya ona ocenivaetsya v 10⁵⁰-10⁵² ergov. Takim obrazom, neposredstvenno pri vzryve dolzhno vysvobodit'sya takoe kolichestvo energii, chtoby poluchilas' rasshiryayushayasya obolochka s nablyudaemym opticheskim yavleniem.

No krome energii, vydelyaemoi pri vzryve, rasshiryayushiisya ostatok obolochki sverhnovoi nakaplivaet solidnuyu energiyu magnitnogo polya - poryadka sotoi doli energii, vydelennoi pri vzryve. Eto pole uderzhivaet rozhdayushiesya v magnitosfere neitronnoi zvezdy kosmicheskie luchi, energiya kotoryh takzhe sostavlyaet 1% energii vzryva. Po svoemu proishozhdeniyu eti vidy energii, po-vidimomu, ne svyazany so vzryvom zvezdy, a voznikayut v rezul'tate poteri vrashatel'noi energii neitronnoi zvezdy.

Primerno 20 tys. let obolochka sverhnovoi predstavlyaet soboi goryachii plazmennyi shar, zapirayushii kosmicheskie luchi, poka temperatura ego ne snizitsya do 1 mln. kel'vinov. Posle etogo magnitnaya lovushka obolochki oslabevaet i kosmicheskie luchi vyryvayutsya iz nee. Ot obolochki sverhnovoi ostayutsya prosto kloch'ya mezhzvezdnogo gaza s nevysokoi temperaturoi, a pul'sar izluchaet vse vidy radiacii pryamo v mezhzvezdnoe prostranstvo. On zhivet eshe dolgoe vremya posle ischeznoveniya obolochki sverhnovoi.

Chto zhe vzryvaetsya v zvezde? Samoe vysokoe vydelenie energii na gramm rashoduemogo v yadernoi reakcii goryuchego poluchaetsya pri prevrashenii chetyreh yader vodoroda v yadro geliya pri vysokih temperaturah s obrazovaniem elektronov i neitrino. No, kak vysoka ni budet temperatura, eti reakcii poidut medlenno, ne putem vzryva. Poetomu byli izucheny drugie yadernye reakcii. Okazalos', chto pri temperaturah v 1 mlrd. kel'vinov stanovyatsya ochen' bystrymi (t. e. nosyat harakter vzryva) reakcii mezhdu yadrami vodoroda i yadrami legkih elementov (uglerod, kislorod, azot i dr.). Esli by pochemu-libo temperatura nedr Solnca podnyalas' do 1 mlrd. kel'vinov, to eti yadernye reakcii proshli by v techenie odnoi sekundy i Solnce vzorvalos' by. No, poskol'ku v nashem Solnce yader legkih elementov ochen' malo, pri vzryve vydelilos' by vsego 10⁴⁹ erg energii. Sledovatel'no, pri vzryve sverhnovoi v ee nedrah dolzhno byt' legkih elementov namnogo bol'she, chem v Solnce. Drugimi slovami, eto, deistvitel'no, dolzhna byt' proevolyucionirovavshaya do konca yadernoi stadii zvezda. Legkie yadra - produkty staryh yadernyh kotlov etoi zvezdy - obrazuyut neskol'ko posledovatel'nyh zon mezhdu vneshnei vodorodnoi obolochkoi i zheleznym yadrom zvezdy (ris. 36). Imenno eti legkie yadra mogut byt' vzryvchatkoi, i vydelyayusheisya pri ih detonacii energii vpolne dostatochno, chtoby vozniklo yavlenie sverhnovoi.

V kakom zhe sluchae mozhet poluchit'sya vzryv takoi nabitoi legkimi yadrami zvezdy? Eto bylo issledovano angliiskimi astrofizikami F. Hoilom i U. Faulerom. Po ih raschetam, kogda zvezda s massoi v desyatok solnc doshla v svoei evolyucii do obrazovaniya negoryuchei zheleznoi serdceviny, ee vneshnie sloi nachinayut padat' k centru, chtoby podderzhat' gazovoe davlenie v nedrah stynushei zvezdy. Pri szhatii rastut energiya, davlenie, temperatura nedr. Idut kak by instinktivnye poiski novogo yadernogo goryuchego. No, kak ni vozrastaet temperatura v zheleznom serdce zvezdy, novyi yadernyi kotel ne vklyuchaetsya. Naoborot, nachinayutsya reakcii s poglosheniem energii, vedushie, naprimer, k rasshepleniyu yadra zheleza na 13 yader geliya i 4 neitrona.

Teper' za kazhduyu sekundu razmery zvezdy umen'shayutsya v 2 raza. K koncu vtoroi sekundy katastroficheskogo szhatiya mogut slozhit'sya usloviya dlya ego ostanovki. Takim tormozom mozhet byt' obrazovanie belogo karlika, esli massa szhimayusheisya zvezdy nevelika (menee polutora mass Solnca), ili vzryv s obrazovaniem neitronnoi zvezdy (vspyshka sverhnovoi). No, chtoby proizoshel vzryv, bystroe szhatie dolzhno sushestvenno narushit' strukturu zvezdy.

Okazyvaetsya, esli zvezda uspevaet pri takom szhatii spokoino perestraivat'sya, t.e. sootvetstvuyushim obrazom pereraspredelyat' vydelyayushuyusya pri szhatii energiyu, povyshaya temperaturu v centre, to vzryv ne proizoidet. Dlya vzryva nuzhno, chtoby skorost' szhatiya zvezdy obognala skorost' zvuka v ee nedrah, togda spokoinoe otstuplenie zvezdnyh sloev prevratitsya v besporyadochnoe. No takaya situaciya voznikaet togda, kogda v centre zvezdy zamedlyaetsya povyshenie temperatury, a v zonah legkih yader ona budet vysoka. Takim ohlazhdayushim processom, kak my videli, mozhet byt' rassheplenie yader zheleza.

Krome togo, v centre zvezdy pri bol'shih davleniyah idut reakcii vzaimodeistviya elektronov s elementarnymi chasticami, vedushie k obrazovaniyu neitrino i antineitrino, naprimer, "urka"-process (vzaimodeistvie s yadrami), process Chu (s pozitronami) i process B.M. Pontekorvo (s ionami). Zvezdnye nedra s obychnymi plotnostyami ne zaderzhivayut ne imeyushih zaryadov i massy pokoya neitrino, i oni besprepyatstvenno vyhodyat iz zvezd, unosya s soboi znachitel'nye porcii energii. No v katastroficheski szhimayusheisya massivnoi zvezde vnutrennee stroenie narusheno: serdcevina s ee massoi okolo odnoi solnechnoi bystro szhimaetsya, formiruyas' v neitronnuyu zvezdu. V etot vazhnyi moment temperatura v nei dohodit do 200 mlrd. Kel'vinov, a plotnost' - do 10¹² g/sm³. Na kakie-nibud' neskol'ko desyatyh dolei sekundy zvezda vspyhivaet kak tochechnyh razmerov neitrinnaya zvezda. Ee moshnost' izlucheniya dostigaet 10⁵² erg/s - v 10¹⁸ raz vyshe, chem polnaya moshnost' izlucheniya nashego Solnca. V vide neitrino budet izlucheno okolo 10⁵² erg.

No pri vysokih plotnostyah vsepronikaemost' neitrino okazyvaetsya ogranichennoi: oni ne mogut uiti iz zvezdnogo yadra, ne otdav energii, vsledstvie chego temperatura vneshnih sloev yadra zvezdy povyshaetsya, podnimaetsya i gazovoe davlenie - universal'nyi stop-kran, ostanavlivayushii szhatie zvezdnogo yadra.

Odnako naruzhnye sloi zvezdy eshe nekotoroe vremya prodolzhayut padat' k centru, i na periferii zvezdnogo yadra sozdaetsya vysokoe davlenie, vyzyvayushee detonaciyu odnogo iz sortov legkih yader, a mozhet byt', i prosto teplovoi vzryv ot izbytka energii, vynesennoi syuda neitrino i antineitrino. Pri etom vzryv v lyubom sluchae dolzhen osvobodit' energiyu v 10⁵² ergov. Obrazuyushayasya vzryvnaya volna vybrasyvaet naruzhnye sloi v prostranstvo. Eto i nablyudaetsya kak vspyshka sverhnovoi zvezdy. Pri yadernom vzryve sverhnovoi proishodyat bystrye processy obrazovaniya ostal'nyh tyazhelyh elementov tablicy Mendeleeva. Sverhnovye, po-vidimomu, edinstvennye "fabriki", proizvodyashie elementy s atomnymi vesami bol'she, chem u zheleza. Poetomu pri ih vzryvah dolzhna obrazovyvat'sya tochno takaya zhe smes' tyazhelyh atomnyh yader, kakuyu obnaruzhivayut v zvezdah, gazovyh tumannostyah (t. e. v dostupnyh spektral'nomu analizu sgusheniyah mezhzvezdnogo gaza) i meteoritah. Himicheskii sostav etih nebesnyh tel v dostatochnoi stepeni issledovan spektral'no i okazyvaetsya dovol'no odnorodnym v predelah, ob'ektov odnogo vozrasta i zvezdnoi podsistemy, za isklyucheniem, mozhet byt', soderzhaniya samyh legkih himicheskih elementov - vodoroda i geliya, otnositel'noe soderzhanie kotoryh sluzhit eshe bolee chuvstvitel'nym pokazatelem ne tol'ko pokoleniya, no takzhe i vozrasta samih nebesnyh tel.

V zavisimosti ot togo, kakoi sort legkih yader v deistvitel'nosti detoniruet pri yavlenii sverhnovoi, budet, ochevidno, razlichnym himicheskii sostav vybrasyvaemyi pri vzryve obolochki. V chastnosti, okazalos', chto chisto teplovoi (neyadernyi) vzryv, proishodyashii vsledstvie nakopleniya teplovoi energii v obolochke massivnoi zvezdy v hode perenosa energii vsepronikayushimi neitrino, privel by k reakciyam, sozdayushim tyazhelye yadra v kolichestvah v dvesti raz prevyshayushih nablyudaemye v smesi himicheskih elementov nebesnyh tel.

Raschety i gipotezy, o kotoryh zdes' govoritsya, otnosyatsya k sverhnovym, obrazovavshimsya pri vzryvah massivnyh zvezd. Eto sverhnovye II tipa. Pered samym vzryvom zvezda byla, po-vidimomu, kakim-to predel'nym sluchaem krasnogo sverhgiganta, t. e. zvezdoi s massivnoi protyazhennoi i holodnoi vodorodnoi obolochkoi.

Detali processa razleta obolochki sverhnovoi II tipa issledovalis' sovetskimi uchenymi V.S. Imshennikom, D.K. Nadezhinym i E.K. Grasbergom, a v SShA - S. Kolgeitom, R. Uaitom i R. Sheval'e. Po ih raschetam posle vzryva udarnaya volna dolzhna idti po razrezhennoi obolochke protyazhennost'yu do 10 mlrd. km. Takaya obolochka mogla obrazovat'sya na predshestvuyushem vzryvu etape evolyucii zvezdy vsledstvie istecheniya gaza s ee poverhnosti. Vychislennye krivye bleska okazalis' shodnymi s nablyudaemymi u sverhnovyh II tipa, esli tol'ko massa vzryvavsheisya zvezdy ne prevoshodila 8 mass Solnca. U bolee massivnyh zvezd gravitacionnyi kollaps idet bez vzryva i vybrosa obolochki, no soprovozhdaetsya sil'noi vspyshkoi neitrinnogo izluchenii kotoruyu smogut obnaruzhivat' neitrinnye teleskopy nedalekogo budushego.

Zagadochnye "predki" sverhnovyh I tipa

V podbore kategorii zvezd, kotorye mogut dat' vspyshki sverhnovyh I tipa, imeyutsya bol'shie trudnosti. Delo v tom, chto etot tip sverhnovyh nablyudaetsya kak v spiral'nyh, tak i v ellipticheskih galaktikah. Yavlenie vspyshek sverhnovyh v poslednih vyglyadit dovol'no zagadochnym, tak kak v etih zvezdnyh sistemah ne idet process obrazovaniya zvezd novyh pokolenii. Tam vse zvezdy stary, ih vozrast naschityvaet desyatok milliardov let, i massivnye zvezdy davno ischezli. Ustanovleno, chto v ellipticheskih galaktikah seichas perezhivayut "vodorodnyi vek" zvezdy s massami, ne prevoshodyashimi massu Solnca.

Po raschetam Hoila i Faulera vzryvy vozmozhny i u zvezd, prevrashayushihsya v belye karliki, esli massa zvezdy v finale neskol'ko prevyshaet maksimal'no dopustimuyu massu dlya belogo karlika (1.43). Est' neskol'ko issledovanii etogo interesnogo sluchaya. Tak, sovetskie astrofiziki G.S. Bisnovatyi-Kogan i Z.F. Seidov schitayut, chto kak sverhnovye mogut zagorat'sya starye zvezdy s vozrastom v milliardy let, kotorye pri prevrashenii v belye karliki byli dovol'no goryachimi i nemnogo bol'she po masse, chem dopustimaya massa belogo karlika. Ostyvanie takogo "kandidata" v belye karliki tyanetsya ochen' dolgo. On vedet sebya uzhe kak belyi karlik ("reliktovyi belyi karlik" po vyrazheniyu I.S. Shklovskogo), no lish' posle dostatochnogo ostyvaniya, soprovozhdayushegosya szhatiem zvezdy, okazyvaetsya, chto ego massa "velikovata": sil uprugosti belogo karlika ne hvataet dlya ostanovki szhatiya, on sryvaetsya v kollaps, proishodit vzryv, vspyshka i vybros obolochki udarnoi volnoi.

I.S. Shklovskii narisoval takuyu kartinu evolyucii zvezdy pered katastrofoi pri prevrashenii v belyi karlik. Za dva-tri desyatka tysyach let sushestvovaniya goryachego sverhgiganta on vybrasyvaet v mezhzvezdnuyu sredu znachitel'nuyu massu svoei obolochki. Sil'nyi zvezdnyi veter sverhgiganta razduvaet ee v ogromnyi puzyr', kotoryi astronomy nablyudayut kak planetarnuyu tumannost'. Goryachaya zvezda v ee centre evolyucioniruet v belyi karlik i, v sluchae izbytochnoi massy, mozhet vzorvat'sya. Odnako takaya kartina vspyshki sverhnovoi snova harakterna tol'ko dlya ob'ektov v spiral'noi galaktike, poskol'ku massivnyh zvezd-odinochek net v ellipticheskih zvezdnyh sistemah. Maloveroyatno, s drugoi storony, chto sverhnovye I tipa v ellipticheskih i spiral'nyh galaktikah rozhdalis' v hode raznyh processov.

Takim obrazom, nalichie sverhnovyh I tipa v ellipticheskih galaktikah trebuet inogo mehanizma evolyucii zvezd pered vspyshkoi, odinakovogo i dlya, molodyh i dlya ochen' staryh zvezd. Na mysl' ob etom navodit takzhe otsutstvie linii vodoroda v spektrah sverhnovyh I tipa. Eto svidetel'stvuet o tom, chto "predki" sverhnovyh I tipa imeli kakuyu-to osobuyu "biografiyu". Kakim-to obrazom, no ne putem istecheniya v mezhzvezdnuyu sredu, oni poteryali znachitel'nuyu chast' ili ves' vodorod v obolochkah, kotoryi ne mog sgoret' vo vnutrennih sloyah, potomu, chto v zvezdah obychno ne proishodit glubokogo peremeshivaniya veshestva mezhdu yadrom i obolochkoi.

Po mneniyu I.S. Shklovskogo, ostaetsya edinstvennaya prichina besslednoi, poteri vodoroda zvezdoi, priemlemaya i dlya uslovii v ellipticheskoi galaktike: ego pohishenie sosednei zvezdoi v tesnoi dvoinoi sisteme. Etot mehanizm byl issledovan okolo dvadcati let nazad francuzskim astrofizikom E. Shacmanom. V etom sluchae vodorod iz obolochki ne popadaet v mezhzvezdnoe prostranstvo, a ostaetsya v dvoinoi sisteme. O porazitel'nyh yavleniyah v tesnyh dvoinyh sistemah my govorili, razbiraya fenomeny novyh zvezd i pul'sarov. Uzhe tam odin iz komponentov zabiral chast' veshestva u "donora", no razmery "hishenii" ne byli katastroficheskimi. Teper' my, ochevidno, vstretilis' s poistine tragicheskimi po razmeram sobytiyami: s tak nazyvaemym "zvezdnym kannibalizmom".

Raschety evolyucii tesnyh dvoinyh sistem pokazyvayut, chto mezhdu ih komponentami v nekotoryh sluchayah proishodit obmen massami. Etot obmen vovlekaet v process evolyucii znachitel'nuyu chast' zvezdnogo veshestva sistemy, blagodarya chemu sushestvenno prodlevaetsya i vremya zhizni zvezd s massami, prevyshayushimi solnechnuyu. V ellipticheskih galaktikah i seichas mogut sushestvovat' tesnye dvoinye zvezdy, u kotoryh odin iz komponentov imeet massu bol'she 1.4 , chto yavlyaetsya neobhodimym usloviem dlya vspyshki sverhnovoi I tipa, hotya odinochnye zvezdy s takoi massoi v ellipticheskih galaktikah uzhe davno soshli so sceny.

Poka sdelany raschety tol'ko dlya sluchaev massivnyh nachal'nyh komponentov, t.e. dlya evolyucii v sverhnovye I tipa zvezd mladshih fotometricheskih klassov, kotorye obnaruzheny tol'ko v spiral'nyh galaktikah. U zvezd men'shih mass budut bolee dlinnye sroki evolyucii, no, po-vidimomu, te zhe principial'nye stadii. Shema evolyucii izobrazhena na ris. 37. Ukazany massy komponentov v kazhdoi stadii i razmery grusheobraznyh zon, gde sobstvennoe tyagotenie zvezdy prevyshaet tyagotenie kompan'ona. Razmer zon tem bol'she, chem massivnee komponent, poetomu izmenenie razmerov zon naglyadno pokazyvaet evolyuciyu sootnosheniya mass komponentov.

V nachale evolyucii massa glavnoi zvezdy imeet 20, a ee kompan'ona 6. Pervye 6 mln. let idet burnaya evolyuciya massivnoi zvezdy: iz goryachei kompaktnoi zvezdy on prevrashaetsya v goluboi sverhgigant, obladayushii massivnoi vodorodnoi obolochkoi, zapolnyayushei vsyu "grushu" i peretekayushei cherez tochku kontakta v zonu zvezdy-sputnika (ris. 37, a). V etoi stadii sistema mozhet stat' novopodobnoi zvezdoi, a v sluchae men'shih mass proiti stadiyu novoi zvezdy. No cherez polmilliona let eta stadiya zakanchivaetsya, poskol'ku vsya obolochka sverhgiganta peretechet k sosedu: kompan'ony obmenyalis' massami (ris. 37, b)! Sputnik "s'el" ves' vodorod obolochki glavnoi zvezdy, i ona stala po masse men'she ego. Vskore nastupaet i final: ograblennaya zvezda kollapsiruet, proishodit vspyshka sverhnovoi, i na ee meste v zavisimosti ot massy libo ostaetsya chernaya dyra ili neitronnaya zvezda, libo ona ischezaet polnost'yu (ris. 37, v).

Ris. 37. Shema evolyucii tesnoi dvoinoi sistemy s pervonachal'nymi massami komponentov i . Centry mass sistemy na razlichnyh stadiyah evolyucii razmesheny na odnoi vertikali, punktirom dany zony vokrug komponentov gde ih tyagotenie prevyshaet tyagotenie soseda, K - kontaktnaya tochka zon. Ukazany massy komponentov i vozrast sistemy s nachala ee evolyucii v mln. let, R - period orbital'nogo obrasheniya sistemy v dnyah.

Dal'neishaya evolyuciya sistemy nam uzhe znakoma: byvshii sputnik stanovitsya, golubym sverhgigantom, kotoryi, v svoyu ochered' "kormit" svoim gazom rentgenovskii pul'sar (ris. 37, g). K schast'yu dlya novoobrazovavshegosya sverhgiganta, nebol'shaya massa neitronnoi zvezdy ne pozvolyaet ei vzyat' polnyi "revansh" i vernut' sebe vse otdannoe ranee veshestvo. Pul'sar nemedlenno pererabatyvaet zahvachennyi gaz v rentgenovskoe izluchenie, kotoroe pokidaet sistemu uzhe navsegda. Kogda obolochka sverhgiganta ostynet do 10000 K, zvezdnyi veter oslabeet, pitanie, pul'sara oskudeet. Dal'neishaya sud'ba sistemy poka ne izuchena.

Radioaktivnaya "nakachka" energii v obolochke sverhnovoi I tipa

Itak, v sluchae sverhnovyh I tipa predpolagaetsya, chto pered vzryvom zvezda byla bogata legkimi elementami i lishena vodorodnoi obolochki, t. e. byla kompaktna. Chtoby v etih usloviyah bylo soglasie s nablyudaemymi spektrami i krivymi bleska, v zvezde dolzhno idti medlennoe vydelenie energii. Po sheme sovetskih issledovatelei D.K. Nadezhina i V.P. Utrobina, energiya perenositsya v razrezhennuyu chast' zvezdy vblizi poverhnosti, gde obrazuetsya udarnaya volna, kotoraya vybrasyvaet naruzhnye sloi zvezdy v okruzhayushee prostranstvo. Oni pokazali takzhe, chto ni perenos energii s pomosh'yu neitrino ni sgoranie ostatkov termoyadernogo topliva (kisloroda) nedostatochny dazhe pri ih sovmestnom deistvii dlya ob'yasneniya moshnosti vspyshki sverhnovoi I tipa.

Kak uzhe upominalos', konkretnyi mehanizm podderzhaniya energii svecheniya obolochki sverhnovoi I tipa, po-vidimomu, radioaktivnyi. Raschety termoyadernoi evolyucii zvezdy pered vzryvom, provedennye v 1968 g. v SShA D. Bodanskim, D. Kleitonom i U. Faulerom, pokazali, chto v zone goreniya kremniya dolzhen nakaplivat'sya radioaktivnyi izotop nikel'-56, kotoryi s periodom poluraspada 6 sutok prevrashaetsya v radioaktivnyi kobal't-56, a poslednii uzhe s periodom poluraspada 77 sutok - v stabil'nye yadra zheleza-56. V oboih processah vydelyaetsya energiya v vide gamma-izlucheniya. Esli by eti oba perioda byli na chetvert' koroche, to krivaya vydeleniya energii pri etih processah vpolne sootvetstvovala by po forme krivoi bleska sverhnovoi I tipa. Otsyuda, po velichine svetimosti sverhnovoi, netrudno vychislit' kolichestvo nikelya-56, kobal'ta i zheleza, obrazovavshihsya pri vzryve.

V 1975 g. M. Levental' i S. Mak-Koll (SShA) predpolozhili, chto posle vzryva sverhnovoi I tipa ostaetsya goryachii belyi karlik so znachitel'nym soderzhaniem nikelya-56 (0.2-0.4 ). Vysokaya plotnost' na poverhnosti etogo ob'ekta kak raz i sposobna umen'shit' v nuzhnoi stepeni periody poluraspada oboih radioaktivnyh processov, sohranyaya odnovremenno "steril'noi" razletayushuyusya obolochku (t. e. normal'noi po himicheskomu sostavu). V 1983 g. Ch. Vu, M. Levental' i ih sotrudniki izuchili spektr zvezdochki v centre ostatka Sverhnovoi 1006 g., poluchennyi na sputnike, osnashennom ul'trafioletovym spektrometrom. V spektre zvezdy, yavlyayusheisya belym karlikom, sluchaino raspolozhennym pozadi ostatka sverhnovoi, obnaruzhilis' linii poglosheniya etogo ostatka, smeshennye v sinyuyu chast' Linii prinadlezhali kremniyu v treh stadiyah ionizacii i ionizovannomu zhelezu i svidetel'stvovali o rasshirenii obolochki sverhnovoi so skorost'yu poryadka 5-6 tys. km/s.

Odnako provedennye do sih por teoreticheskie raschety pokazyvayut, chto pri vzryve sverhnovoi I tipa central'noe telo ne obrazuetsya, a proishodit polnyi razlet obolochki. Poetomu poluchila razvitie eshe i drugaya versiya, soglasno kotoroi ukazannye radioaktivnye processy idut v samoi obolochke. Dokazatel'stva vernosti gipotezy usilenno ishut putem analiza spektral'nyh dannyh. V chastnosti, v pol'zu nee govorit spektr Sverhnovoi 1972 g. poluchennyi R. Kirshnerom i Dzh. Oukom na 725-e sutki posle maksimuma bleska. V nem prisutstvuyut zapreshennye linii ionizovannogo zheleza. Sledy kobal'ta-56 v pervye nedeli posle vspyshki sverhnovoi v spektrah nadezhno ne ustanovleny. Tem ne menee grubye podschety kolichestva zheleza, postavlyaemogo sverhnovymi v mezhzvezdnuyu sredu, okazyvayutsya sootvetstvuyushimi nablyudaemym ocenkam. Pravda, poluchaetsya, chto sverhnovye I tipa yavlyayutsya ego monopol'nymi "postavshikami". Krome togo, I.S. Shklovskii obnaruzhil, chto gamma-izluchenie Vselennoi kak raz neskol'ko povysheno v tom intervale energii, gde izluchayut yadra izotopov, kobal'ta-56 pri prevrashenii ih v zhelezo.

Poka, vidimo, rano sudit' o tom, kakoi variant radioaktivnoi gipotezy realizuetsya v sverhnovyh I tipa, no, sudya po vsemu, eto skoro vyyasnitsya.

Rol' sverhnovyh v evolyucii Galaktiki i obrazovanii Solnechnoi sistemy

Izuchenie sverhnovyh pokazyvaet ih vazhnuyu rol' v evolyucii veshestva Galaktiki i ee osnovnyh komponentov - zvezd, gaza i kosmicheskih luchei. Vse veshestvo Galaktiki, za isklyucheniem toi doli, kotoraya zastryala v belyh karlikah, proshlo cherez "laboratorii" sverhnovyh, chtoby prevratit'sya zatem v zvezdy novyh pokolenii i bolee bogatyi tyazhelymi elementami mezhzvezdnyi gaz.

Vspyshki sverhnovyh zvezd i dlitel'naya zhizn' ih ostatkov sushestvenno vliyayut na evolyuciyu mezhzvezdnogo gaza. Okolo treti energii vspyshek sverhnovyh vydelyaetsya v forme rentgenovskogo i ul'trafioletovogo izluchenii, kotorye nagrevayut i ionizuyut razrezhennyi mezhzvezdnyi gaz. Pri tormozhenii obolochek sverhnovyh mezhzvezdnym gazom ih energiya rasshireniya perehodit v energiyu, dvizheniya etogo gaza. V glavnoi ploskosti Galaktiki, gde vspyshki sleduyut s intervalami men'shimi, chem vremya sushestvovaniya ih ostatkov, eti zatormozivshiesya ostatki mogut slivat'sya, obrazuya svoego roda koridory goryachego gaza i gigantskie puzyri. Plavaya v holodnom gaze Galaktiki, eti puzyri goryachei plazmy vsplyvayut nad neyu i, ostyvaya, prevrashayutsya v gazovye oblaka, obladayushie znachitel'noi skorost'yu. Eti oblaka nad Galaktikoi obnaruzheny po ih radioizlucheniyu v linii vodoroda na volne 21 sm.

Vspyshki sverhnovyh deistvuyut i na mezhzvezdnuyu pyl'. Udarnye volny, porozhdaemye sverhnovymi v mezhzvezdnom gaze, isparyayut otdel'nye pylinki, a s drugoi storony, sgrebayut massy pylinok v plotnye gazo-pylevye kompleksy i sposobstvuyut v poslednih zarozhdeniyu zvezd. V sozvezdii Bol'shogo Psa obnaruzheno gazovoe kol'co, bogatoe zvezdami. Ono yavlyaetsya ostatkom sverhnovoi imeyushim vozrast 800 tys. let. Zvezdy v nem, ochevidno, rodilis' iz gaza i pyli, uplotnennyh ostatkom sverhnovoi.

Nashe Solnce i planety obrazovalis' okolo 5 mlrd. let nazad iz gazo-pylevogo dosolnechnogo oblaka, soderzhavshego prakticheski vse himicheskie elementy tablicy Mendeleeva. Eto bogatstvo elementami - sledstvie vspyshek sverhnovyh v raione formirovaniya Solnechnoi sistemy, poskol'ku my ne znaem v prirode drugih mest, krome nedr sverhnovyh, gde mogli by obrazovat'sya tyazhelye atomnye yadra. Issledovaniya sostava drevneishih zemnyh porod, obrazcov, dostavlennyh s Luny, i bol'shinstva meteoritov pokazyvayut, chto priblizitel'no v 85% tyazhelyh elementov v nih imeyut vozrast 9-10 mlrd. let, t. e. voznikli v nachal'nyi period obrazovaniya Galaktiki, kogda v zvezdy prevratilos' ochen' mnogo gaza i bylo poetomu mnogo vspyshek sverhnovyh. Vybroshennyi togda iz sverhnovyh material uspel raspredelit'sya po vsei Galaktike. Primerno 11-13% tyazhelyh elementov imeyut vozrast okolo, 5 mlrd. let, t. e. yavlyayutsya veshestvom odnoi iz sverhnovyh, vspyhnuvshih pered obrazovaniem Solnechnoi sistemy. Ostal'nye neskol'ko procentov prihodyatsya na promezhutok mezhdu etimi vozrastami.

Issledovaniya drevneishih po vozrastu meteoritov - tak nazyvaemyh uglistyh hondritov - pokazali, chto pered formirovaniem iz oblaka Solnca i planet vblizi nego proizoshli, po-vidimomu, dazhe dve vspyshki sverhnovyh s intervalom v sto millionov let.

Zdes' sleduet podcherknut' sushestvennoe razlichie mezhdu meteornymi pylinkami i meteoritami. Oni razlichayutsya mezhdu soboi i stepen'yu ryhlosti, i svoei biografiei. Meteornye tela, popadaya v atmosferu Zemli, sgorayut v nei bez ostatka na stokilometrovoi vysote (meteory), i tol'ko nesgorevshie "shlaki" osedayut vposledstvii na poverhnost' planety. Astronomam udalos' vyyasnit', chto predstavlyayut soboi meteornye tela do popadaniya v atmosferu: eto ochen' ryhlye obrazovaniya iz kristallov razlichnyh soedinenii, slivshiesya i scepivshiesya v krupnye hlop'ya - svoego roda "kosmicheskii sneg" ili, skoree, "kosmicheskii smog". Na rost takih pylinok v usloviyah nizkoi temperatury i bol'shoi razrezhennosti kosmicheskogo prostranstva uhodyat milliony i milliardy let. Ved', chtoby pylinki rosli, nuzhny vstrechi mezhdu nimi pri otnositel'no nebol'shih skorostyah i vozniknovenie pridgyazheniya vsledstvie raznosti elektricheskih zaryadov pylinok, a ne pod deistviem ih tyagoteniya. Takim putem vokrug yader gyazhelyh elementov kondensiruyutsya i kristallizuyutsya legkie molekuly mezhzvezdnogo gaza. Slipanie v "snezhnyi kom" idet medlenno, no nepreryvno.

Pri sosredotochenii takih hlop'ev v odnom meste mezhzvezdnogo prostranstva v znachitel'nom kolichestve v nego budut ploho pronikat' rentgenovskie i kosmicheskie luchi, podderzhivayushie temperaturu mezhzvezdnoi sredy, poetomu v takom oblake iz "kosmicheskogo smoga" temperatura ponizitsya do neskol'kih Kel'vinov vyshe absolyutnogo nulya. Eto obstoyatel'stvo uskoryaet rost kondensacii i kristallizacii pylinok. Obrazuetsya gazo-pylevoe oblako, i nachinaetsya process formirovaniya zvezd i planet.

My ne budem zdes' vdavat'sya v podrobnosti - predpolagaemyh putei vozniknoveniya planet iz gazo-pylevogo oblaka. Eto slozhnye processy, glavnye stadii kotoryh eshe daleko ne yasny. Nam zdes' hotelos' lish' pokazat', chto v sozdanii planetnoi sistemy opredelennuyu rol' sygrali vzryvy sverhnovyh, v hode kotoryh byli sozdany yadra tyazhelyh atomov, rsnovnaya massa mezhzvezdnogo gaza i pyli.

No s obrazovaniem planetnoi sistemy, kak my seichas uvidim, rol' sverhnovyh, v istorii, nashei planety, po-vidimomu, ne konchaetsya.

Kartina vspyshki blizkoi sverhnovoi

Predstavim sebe, chto nedaleko ot nas, skazhem na rasstoyanii 10 ps, vspyhnula sverhnovaya zvezda. Chto my budem videt' na nebe i kakie posledstviya eto vyzovet na Zemle? Etot vopros byl izuchen I.S. Shklovskim i V.I. Krasovskim v 1957 g. Soglasno opisaniyu, privedennomu v knige I.S. Shklovskogo "Sverhnovye zvezdy", sobytiya budut razvivat'sya tak.

Primerno v techenie odnogo mesyaca na nebe razgorelas' by yarkaya zvezda, dostigaya v maksimume bleska -18-i vidimoi zvezdnoi velichiny. Esli vspomnit', chto blesk Solnca sostavlyaet -27 zvezdnyh velichin, a Luny v polnolunie -12.6 zvezdnoi velichiny, to sverhnovaya budet v eto vremya sozdavat' osveshennost' na Zemle v 1000 raz bol'shuyu, chem Luna, i vsego v 1000 raz men'shuyu, chem Solnce. Takaya zvezda byla by horosho zametna v dnevnoe vremya, a noch'yu ot nee bylo by tak zhe svetlo, kak v period belyh nochei v Leningrade. Bez preuvelicheniya mozhno bylo by skazat', chto s momenta poyavleniya sverhnovoi vsya nablyudatel'naya astronomiya vskore svelas' by k nablyudeniyam sverhnovoi. Da i kak moglo by byt' inache? Ved', dazhe kogda zvezda nahodilas' by za gorizontom, ona vyzyvala by sil'noe svechenie neba.

Delo v tom, chto osnovnoe svechenie zvezdy v period maksimuma bleska prihoditsya na krainyuyu ul'trafioletovuyu oblast' spektra. Eto izluchenie ionizovalo by na dolgii srok v 100 tys. let ves' mezhzvezdnyi vodorod na neskol'ko desyatkov parsekov vokrug zvezdy. Ul'trafioletovoe izluchenie sverhnovoi bylo by v sotni raz intensivnee ul'trafioletovogo izlucheniya Solnca. Ono vyzvalo by neobyknovenno yarkoe svechenie verhnih sloev atmosfery - polyarnoe siyanie, ohvatyvayushee vsyu nochnuyu storonu Zemli. K schast'yu, samo ul'trafioletovoe izluchenie, gubitel'noe dlya zhivyh zemnyh organizmov, ne doshlo by v opasnyh razmerah do poverhnosti nashei planety, bylo by poglosheno verhnimi sloyami atmosfery.

Yarkoe svechenie sverhnovoi prodolzhalos' by neskol'ko let, poka zvezda ne perestala by byt' vidimoi prostym glazom. No vokrug zvezdy, stavshei pochti nezametnoi, obrazovalas' by yarkaya rasshiryayushayasya tumannost'. Cherez 30 let ee razmer sostavlyal by 1^o na nebe, a cherez trista let - uzhe okolo 10^o. Zatem razmery ee rosli by medlennee iz-za tormozheniya obolochki v mezhzvezdnoi srede. No vse-taki cherez 10 tys. let rasshiryayushayasya obolochka sverhnovoi dostigla by Solnechnoi sistemy. Nasha planetnaya sistema pogruzilas' by v etu obolochku, chto imelo by uzhe ser'eznye posledstviya dlya zhivyh organizmov na nashei planete.

I bez togo svetloe nochnoe nebo Zemli bylo by pokryto prichudlivymi voloknistymi oblakami, svoei yarkost'yu podobnymi Mlechnomu Puti. No, kak my znaem, vnutri obolochki sverhnovoi zaperty relyativistskie chasticy, obladayushie vysokimi energiyami. Oni obrushilis' by na Zemlyu i drugie planety. Intensivnost' potokov etih kosmicheskih luchei v sto raz inogda i bolee prevyshaet intensivnost' kosmicheskih luchei v normal'nuyu epohu. Izvestno, chto, popadaya v atmosferu Zemli, relyativistskie chasticy nazyvaemye takzhe pervichnymi kosmicheskimi luchami, raspadayutsya i obrazuyut livni vtorichnyh, bolee myagkih (s men'shim zapasom energii) kosmicheskih luchei. No pri vozrastanii intensivnosti kosmicheskih luchei znachitel'no povysitsya kolichestvo pervichdyh krsmicheskih luchei, dostigshih zemnoi poverhnosti.

Poyavlenie moshnyh kosmicheskih luchei u poverhnosti Zemli okazalo by vazhnoe vliyanie na sud'bu zhivyh organizmov. Srednyaya radioaktivnost' vozduha v prizemnom sloe sostavlyaet 0.12 R (rentgen)v god; iz nih na radioaktivnost', rozhdaemuyu kosmicheskimi luchami, prihoditsya tret'. Pri povyshenii zhe kosmicheskogo izlucheniya v 100 raz uroven' radioaktivnosti povysitsya v 30 raz, a vremenami - i znachitel'no bol'she. Dlya sostoyaniya zdorov'ya lyudei eta doza vovse ne opasna. No vazhno drugoe. Povyshennaya kosmicheskaya radiaciya sushestvovala by neskol'ko desyatkov tysyach let. i vyzvala by mutacii, opasnye dlya budushih pokolenii.

I.S. Shklovskii i V.I. Krasovskii predpolozhili, v chastnosti, chto ischeznovenie dinozavrov, polnost'yu gospodstvovavshih na Zemle v yurskii period i vdrug bystro vymershih v konce melovogo perioda, vozmozhno, bylo svyazano so vspyshkoi blizkoi sverhnovoi, vyzvavshei povyshenie urovnya kosmicheskogo izlucheniya na sotnyu tysyach let. Kak izvestno, radioaktivnost' yavlyaetsya odnoi iz prichin mutacii peredayushihsya po nasledstvu. Pri povyshenii urovnya radiacii chislo mutacii vozrastaet. Organizmy s korotkim ciklom sozrevaniya malochuvstvitel'ny k povysheniyam radiacii, togda kak imeyushie dlitel'nyi cikl sozrevaniya rezko reagiruyut na nebol'shie dozy radiacii. Mutacii mogut sposobstvovat' uluchsheniyu togo ili inogo biologicheskogo vida no chashe vsego eto otnositsya k molodomu, voznikayushemu vidu. Staryi zhe biologicheskii vid, razvivshiisya, ot mutacii stradaet chashe i degradiruet, Zhertvoi chuvstvitel'nosti k radiacii, vozmozhno, okazalis' dinozavry, byvshie v melovuyu epohu gospodstvuyushim klassom zhivotnyh. A razvivshiesya teper' klassy mlekopitayushih i ptic togda byli eshe molodymi s krepkoi nasledstvennost'yu, uluchshavsheisya dazhe ot "kosmicheskih biologicheskih eksperimentov". Mozhno polagat', chto budushaya vspyshka sverhnovoi byla by opasna naibolee razvitym klassam zhivotnyh.

Izmenenie nasledstvennosti vsledstvie mutacii, vyzyvaemyh radioaktivnost'yu sredy,- ne tol'ko vazhnyi dvigatel' evolyucii zhivoi prirody. Po mneniyu I.S. Shklovskogo, ne isklyucheno, chto i sama zhizn' na nashei planete mogla zarodit'sya v okeane vsledstvie dlitel'nogo povysheniya urovnya radiacii, vyzvannogo vspyshkoi sverhnovoi vblizi nashei planetnoi sistemy primerno 2-3 mlrd. det nazad.

Kakoi zhe ostatok sverhnovoi yavlyaetsya blizhaishim k nam, i ne vyzval li on povyshenie radioaktivnosti na Zemle v proshlom? Takim ostatkom yavlyaetsya ob'ekt Parusa X, nahodyashiisya na rasstoyanii 500 ps, a mozhet byt', i chutochku blizhe. Ego vozrast 8 tys. let (tabl. 14). V to zhe vremya vozrast ego pul'sara ocenivaetsya v 11 tys. let (tabl. 15); nekotorye podschety dayut, pravda, i 5 - 6 tys. let. Pri urovne nashih znanii ob evolyucii pul'sarov takoi razbros ocenok vozrastov ne slishkom velik. Vyhodit, chto "vtoroe solnce" drevnih shumerov moglo okazat'sya vspyshkoi blizkoi sverhnovoi Parusa X, esli datirovka sobytiya verna.

No zasluzhivaet vnimaniya i ocenka 11 tys. let V 1965 g. leningradskie uchenye akad. B.P. Konstantinov i G.E. Kocharov predpolozhili, chto povyshennaya doza osadkov radioaktivnogo ugleroda v otlozheniyah porod mozhet byt' sledstviem usileniya pronikayushei radiacii (gamma i rentgenovskoe izluchenie) na poverhnosti Zemli v rezul'tate vspyshki blizkoi sverhnovoi. Eta radiaciya mozhet vyzyvat' reakcii s yadrami azota, soderzhashegosya v atmosfere, v hode kotoryh voznikaet radioaktivnyi uglerod. Zametim zdes', chto imenno radioaktivnyi uglerod, prisutstvuyushii v otlozheniyah organicheskogo proishozhdeniya, byl pervym klassicheskim sredstvom dlya datirovki paleontologicheskih i arheologicheskih nahodok. Etot metod byl predlozhen v 1947 g. amerikanskim fiziko-himikom U. Libbi, udostoennym Nobelevskoi premii.

V 1980 g. kosmohimik R. Brekenridzh (SShA) nashel v otlozheniyah pozdnechetvertichnogo perioda, vzyatyh v desyati raznyh mestah zemnogo shara, sloi s organicheskimi ostatkami i bogatym soderzhaniem radioaktivnogo ugleroda, po kotoromu vozrast etih ostatkov byl ocenen v 10-11 tys. let! Etot fakt bessporno ukazyval by na vozdeistvie sverhnovoi Parusa H i daval by ee tochnyi vozrast, esli by udalos' otyskat' sledy drugih sverhnovyh, naprimer, 1054 g. Inache prosto ustanovlena data gigantskoi obshezemnoi katastrofy.

Ris. 38. Polozhenie bol'shoi radioizluchayushei "petli" na karte neba.

Zametim, kstati, chto, po raschetam I.S. Shklovskogo, pri chastote vspyshek sverhnovyh odna v sto let v Galaktike vspyshki na rasstoyanii do 10 ps ot Solnca v srednem povtoryayutsya cherez 1.5 mlrd. let, a v radiuse do 20 ps ot nego uzhe cherez 200 mln. let, na rasstoyaniyah do 30 ps cherez primerno 60 mln. let i t. d. - obratno proporcional'no kubu rasstoyaniya ot Solnca.

V svyazi s etim interesna osobennost' radioizducheniya nashei Galaktiki, obnaruzhennaya eshe 30 let nazad pri odnom iz rannih issledovanii intensivnosti radioizlucheniya vsei chasti neba, dostupnoi nablyudeniyam v Severnom polusharii. Krome yarko izluchayushego v radiodiapazone poyasa Mlechnogb Puti na nebe byla obnaruzhena bol'shaya radioizluchayushaya petlya (ili shpora, otrog), idushaya cherez sozvezdiya Strel'ca, Zmeenosca, Gerkulesa, Volopasa, Devy i po ryadu yuzhnyh sozvezdii. Po forme petlya predstavlyaet soboi krug nebesnoi sfery diametrom okolo 110^o s centrom v sozvezdii Volka (ris. 38).

Priroda etogo radioizluchayushego ob'ekta neyasna. Naryadu s drugimi gipotezami byla predlozhena dlya ego ob'yasneniya i gipoteza o tom, chto petlya predstavlyaet soboi ostatok obolochki sverhnovoi, vspyhnuvshei na rasstoyanii 130 ps okolo 30 tys. let nazad. V pol'zu gipotezy govorit neteplovoi harakter radioizlucheniya petli, no v ee oblasti ne naideno opticheskogo svecheniya, shodnogo s voloknami ostatkov. Pravda, v radioizluchenii voloknistaya struktura obnaruzhena. Ishodya iz etoi gipotezy, I.S. Shklovskii i E.K. Sheffer predskazali prisutstvie v petle myagkogo rentgenovskogo izlucheniya, podobnogo naidennomu v voloknistyh tumannostyah. Spustya god, v 1972 g., ono bylo deistvitel'no obnaruzheno. Temperatura izlucheniya okolo 2 mln. Kel'vinov.

Esli petlya byla ostatkom sverhnovoi, to povtoreniya vspyshki sverhnovoi vblizi Solnca sleduet ozhidat' ne skoro, srok biologicheskoi bezopasnosti. mozhno ocenit' v 100 mln. let.

Odnako ne isklyucheno, chto v nedalekom budushem my stanem ochevidcami vspyshki sverhnovoi v nashei Galaktike na rasstoyanii v 1 - 3 kps ot Solnca. Blesk takoi sverhnovoi dostignet -10-i zvezdnoi velichiny, esli ona ne vspyhnet v oblasti s sil'nym mezhzvezdnym poglosheniem. Nablyudenie takoi vspyshki stanet vydayushimsya nauchnym sobytiem v astronomii. Nesomnenno, budet sobran isklyuchitel'nyi po cennosti i ob'emu informacii material. Ego analiz dast reshenie mnogih zagadok o prirode sverhnovyh, nad resheniem kotoryh seichas uporno trudyatsya astronomy.

---

Glava XI. Pul'sary - eshe odin vid reliktov sverhnovyh | Oglavlenie | Zaklyuchenie

Publikacii s klyuchevymi slovami: novye zvezdy - Sverhnovye - ostatok Sverhnovoi - Pul'sar Publikacii so slovami: novye zvezdy - Sverhnovye - ostatok Sverhnovoi - Pul'sar
Sm. takzhe: Ostatok sverhnovoi tumannost' Rusalka Ostatok sverhnovoi CTA 1 Volokna ostatka sverhnovoi v Parusah Neobychnaya tumannost' Pa 30 Ozvuchennyi ostatok sverhnovoi tumannost' Meduza Ostatok sverhnovoi Simeiz 147 Udarnaya volna ot sverhnovoi v tumannosti Karandash Vse publikacii na tu zhe temu >>