| << Kak evolyucioniruyut zvezdy | | Oglavlenie | | Gamma-vspleski i rentgenovskie vspyshki >> |
KAK UMIRAYuT ZVEZDY
|
|
Kogda termoyadernoe toplivo istoshaetsya, nedra zvezdy nachinayut ohlazhdat'sya i ne mogut protivostoyat' gravitacionnomu szhatiyu. Zvezda kollapsiruet, t.e. ee veshestvo padaet vnutr'. Pri etom inogda nablyudayutsya vspyshka sverhnovoi zvezdy ili drugie burnye yavleniya. Sverhnovaya zvezda mozhet zasiyat' yarche milliardov obychnyh zvezd i vydelit' primerno stol'ko zhe svetovoi energii, skol'ko nashe Solnce vydelyaet za milliard let. Kineticheskaya energiya razletayushegosya veshestva mozhet prevoshodit' energiyu sveta v 10 raz. Eshe v 10 raz bol'she energii mozhet unesti neitrino [Bete, Braun, 1985].
Za poslednee tysyacheletie v Nashei Galaktike vspyhnuli tol'ko pyat' sverhnovyh (1006, 1054, 1181, 1572, 1604) [Priroda, 1985, N10; dr.]. Po krainei mere, stol'ko ih otmecheno v pis'mennyh istochnikah (eshe kakie-to mogli byt' ne otmecheny ili vzorvat'sya za gustymi gazopylevymi oblakami). No seichas astronomam kazhdyi god udaetsya nablyudat' do 10 vspyshek sverhnovyh v drugih galaktikah. Tem ne menee, takie vspyshki - eto vse ravno redkoe yavlenie. Chashe vneshnie obolochki zvezdy sbrasyvayutsya bez stol' moshnogo vzryva. Ili zvezda "umiraet" eshe spokoinee. Itak, vozmozhny neskol'ko scenariev zvezdnogo kollapsa. Rassmotrim ih po otdel'nosti.
TIHOE UGASANIE svoistvenno zvezdam s massoi menee 0,8 solnechnoi. Tiho ugasayut karlikovye zvezdy (vse krasnye i korichnevye karliki, a takzhe, navernoe, chast' oranzhevyh karlikov). Oni prevrashayutsya v "prohladnye" gelievo-vodorodnye shary vrode Yupitera, no vse-taki vo mnogo raz bol'she ego (v chernye karliki). Razumeetsya, etot process proishodit ochen' medlenno, tak kak zvezda posle ischerpaniya termoyadernogo topliva eshe ochen' dolgo svetit za schet postepennogo gravitacionnogo szhatiya. Nasha oblast' Vselennoi stol' moloda, chto, navernoe, tiho ugasshih zvezd poka eshe net.
KOLLAPS S OBRAZOVANIEM BELOGO KARLIKA harakteren dlya zvezd s massoi ot 0,8 do 8 solnechnyh [Souker, 1992]. "Vygorevshie" zvezdy sbrasyvayut svoyu obolochku, iz kotoroi obrazuetsya planetarnaya tumannost' iz pyli i gaza. Eto proishodit sleduyushim obrazom. Poka v yadre "gorel" gelii, kotoryi prevrashalsya v uglerod, vysokaya temperatura yadra (t.e. bol'shaya skorost' chastic) prepyatstvovala gravitacionnomu szhatiyu yadra. Kogda gelii v yadre zakonchilsya, ostyvayushee uglerodnoe yadro stalo postepenno szhimat'sya, uvlekaya za soboi vnutr' zvezdy gelii (a takzhe vodorod) iz naruzhnyh sloev. Togda etot novyi gelii "zagorelsya" v obolochke, i obolochka stala s ogromnoi skorost'yu rasshiryat'sya. Okazalos', chto sravnitel'no "legkaya" zvezda ne mozhet uderzhat' razletayushuyusya obolochku, i ona prevrashaetsya v tak nazyvaemuyu planetarnuyu tumannost'. Ran'she schitali, chto iz takih tumannostei obrazuyutsya planety. Okazalos', chto eto ne tak: podobnye tumannosti rasshiryayutsya i rasseivayutsya v prostranstve, no nazvanie sohranilos'. Skorost' rasshireniya planetarnyh tumannostei sostavlyaet ot 5 do 100 km/s, a v srednem - 20 km/s [Souker, 1992]. Yadro zvezdy prodolzhaet szhimat'sya, t.e. kollapsiruet s obrazovaniem belo-golubogo karlika, kotoryi posle nekotorogo ostyvaniya stanovitsya belym karlikom. Molodye belye karliki skryty v pylevom kokone, kotoryi eshe ne uspel prevratit'sya v horosho zametnuyu planetarnuyu tumannost'. Vspyshki sverhnovoi pri takom kollapse ne proishodit, i etot scenarii okonchaniya aktivnoi zhizni zvezdy ochen' rasprostranen. Belye karliki opisany vyshe, i mozhno tol'ko napomnit', chto po ob'emu oni sorazmerny nashei planete, chto atomy v nih ukomplektovany maksimal'no plotno, chto veshestvo szhato do plotnostei v poltora milliarda raz bol'she, chem u vody, i chto v otnositel'no stabil'nom sostoyanii eti zvezdy uderzhivayutsya za schet ottalkivaniya tesno prizhatyh drug k drugu elektronov.
Esli zvezda iznachal'no byla chut' massivnei, to termoyadernaya reakciya zakanchivaetsya ne na stadii goreniya geliya, a chut' pozzhe (naprimer, na stadii goreniya ugleroda), no eto ne principial'no menyaet sud'bu zvezdy.
Belye karliki "tleyut" neopredelenno dolgoe vremya i svetyatsya za schet ochen' medlennogo gravitacionnogo szhatiya. No v nekotoryh osobyh sluchayah oni bystro kollapsiruyut i vzryvayutsya s polnym razrusheniem.
KOLLAPS BELOGO KARLIKA S POLNYM RAZRUShENIEM ZVEZDY (VZRYV SVERHNOVO' I TIPA) byvaet v tom sluchae, esli belyi karlik peretyanet so sputnika veshestvo do kriticheskoi massy, sostavlyayushei 1,44 solnechnoi. Eta massa nazyvaetsya chandrasekarovskoi po imeni indiiskogo matematika Subraman'yana Chandrasekara, vychislivshego ee i otkryvshego vozmozhnost' kollapsa. Pri takoi masse vzaimnoe ottalkivanie elektronov uzhe ne mozhet prepyatstvovat' gravitacii. Eto privodit k vnezapnomu padeniyu veshestva vnut' zvezdy, k rezkomu szhatiyu zvezdy i uvelicheniyu temperatury, "vspyhivaniyu" ugleroda v centre zvezdy i ego "sgoraniyu" v idushei naruzhu volne. I hotya termoyadernoe "gorenie" ugleroda ne sovsem vzryvnoe (ne detonaciya, a deflagraciya, t.e. dozvukovoe "gorenie"), zvezda polnost'yu razrushaetsya i ee ostatki razletayutsya vo vse storony so skorost'yu 10000 km/s [Bete, Braun, 1985; S'yuard i dr., 1985]. Etot mehanizm izuchen v 1960 g. Hoilom i Faulerom i nosit nazvanie vzryva sverhnovoi zvezdy I tipa.
Vse vzryvy zvezd etogo tipa v pervom priblizhenii odinakovy: tri nedeli svetimost' rastet, a potom postepenno padaet v techenie 6 mesyacev ili chut' bolee dolgogo vremeni [Bete, Braun, 1985]. Poetomu po vspyshkam sverhnovyh I tipa mozhno opredelyat' rasstoyaniya do drugih galaktik, t.k. takie vspyshki vidny izdaleka, a ih istinnuyu yarkost' my znaem. Nedavno, odnako, vyyasnilos', chto eti sverhnovye vzryvayutsya nesimmetrichno (hotya by potomu, chto u nih est' blizkii sputnik), i ih yarkost' na 10% zavisit ot togo, s kakoi storony videt' vspyshku [Sverhnovye tipa Ia vzryvayutsya nesimmetrichno, 2004]. Dlya opredeleniya rasstoyanii luchshe izmeryat' blesk etih sverhnovyh ne v moment maksimuma yarkosti, a cherez odnu-dve nedeli spustya, kogda vidimaya poverhnost' obolochki stanovitsya pochti sfericheskoi.
Vozmozhnost' nablyudat' ochen' dalekie sverhnovye I tipa pomogaet izuchat' skorost' rasshireniya Vselennoi v raznye epohi (svetimost' zvezdy govorit o rasstoyanii do nee i vremeni sobytiya, a cvet - o skorosti ee udaleniya). Tak bylo otkryto zamedlenie rasshireniya Vselennoi v pervye 8,7 mlrd. let i uskorenie etogo rasshireniya v poslednie 5 mlrd. let, t.e. "Vtoroi Bol'shoi vzryv" (sm. nizhe) [Dalekie sverhnovye i "temnaya materiya", 2004].
KOLLAPS S OBRAZOVANIEM NE'TRONNO' ZVEZDY prisush zvezdam, kotorye bolee chem v 8 raz massivnee Solnca [Souker, 1992]. Na zaklyuchitel'noi stadii ih razvitiya vnutri kremnievoi obolochki nachinaet formirovat'sya zheleznoe yadro. Takoe yadro vyrastaet za sutki i kollapsiruet menee, chem za 1 sekundu, kak tol'ko dostignet chandrasekarovskogo predela. Dlya yadra etot predel sostavlyaet ot 1,2 do 1,5 massy Solnca. Veshestvo padaet vnutr' zvezdy, prichem ottalkivanie elektronov ne mozhet ostanovit' padeniya. Veshestvo prodolzhaet razgonyat'sya, padat' i szhimat'sya do teh por, poka ne nachinaet skazyvat'sya ottalkivanie mezhdu nuklonami atomnogo yadra (protonami, neitronami). Strogo govorya, szhatie proishodit dazhe bolee etogo predela: padayushee veshestvo po inercii prevoshodit tochku ravnovesiya iz-za uprugosti nuklonov na 50% ("maksimal'noe stiskivanie"). Posle etogo "szhatyi rezinovyi myach otdaet nazad", i udarnaya volna vyhodit vo vneshnie sloi zvezdy so skorost'yu ot 30000 do 50000 km/s. Vneshnie chasti zvezdy razletayutsya vo vse storony, a v centre vzorvavsheisya oblasti ostaetsya kompaktnaya neitronnaya zvezda [Bete, Braun, 1985; S'yuard i dr., 1985]. Eto yavlenie nazyvaetsya vzryvom sverhnovoi II tipa. Vzryvy eti razlichny po moshnosti i drugim parametram, t.k. vzryvayutsya zvezdy razlichnoi massy i razlichnogo himicheskogo sostava [raznye istochniki]. Est' ukazanie, chto pri vzryve II tipa energii vydelyaetsya ne bol'she, chem pri vzryve I tipa, t.k. chast' energii pogloshaetsya obolochkoi [S'yuard i dr., 1985], no, mozhet byt', eto ustarevshie svedeniya.
V opisannom scenarii imeetsya ryad neyasnostei. V hode astronomicheskih nablyudenii ustanovleno, chto massivnye zvezdy deistvitel'no vzryvayutsya, v rezul'tate chego obrazuyutsya rasshiryayushiesya tumannosti, a v centre ostaetsya bystro vrashayushayasya neitronnaya zvezda, izluchayushaya regulyarnye impul'sy radiovoln (pul'sar). No teoriya pokazyvaet, chto idushaya naruzhu udarnaya volna dolzhna rassheplyat' atomy na nuklony (protony, neitrony). Na eto dolzhna tratit'sya energiya, v rezul'tate chego udarnaya volna dolzhna pogasnut'. No pochemu-to etogo ne proishodit: udarnaya volna za neskol'ko sekund dostigaet poverhnosti yadra, dalee - poverhnosti zvezdy i sduvaet veshestvo [Bete, Braun, 1985]. Avtory rassmatrivayut neskol'ko gipotez dlya raznyh mass, no oni ne kazhutsya ubeditel'nymi. Vozmozhno, v sostoyanii "maksimal'nogo stiskivaniya" ili v hode vzaimodeistviya udarnoi volny s prodolzhayushim padat' veshestvom v silu vstupayut kakie-to principial'no novye i neizvestnye nam fizicheskie zakony.
V predelah Nashei Galaktiki svyaz' ostatkov sverhnovoi zvezdy s pul'sarom k seredine 1980-h godov byla izvestna tol'ko dlya Krabovidnoi tumannosti [S'yuard i dr., 1985] - sm. "Eshe nekotorye interesnye zvezdy Nashei Galaktiki".
KOLLAPS S OBRAZOVANIEM ChERNO' DYRY prisush naibolee massivnym zvezdam. On tozhe nazyvaetsya vzryvom sverhnovoi II tipa, proishodit po shodnomu scenariyu, no v rezul'tate nego vmesto neitronnoi zvezdy voznikaet chernaya dyra (sm. vyshe). Eto proishodit v teh sluchayah, kogda massa kollapsiruyushei zvezdy stol' velika, chto vzaimnoe ottalkivanie mezhdu nuklonami (protonami, neitronami) ne mozhet prepyatstvovat' gravitacionnomu szhatiyu. Nuzhno otmetit', chto eto yavlenie v teoreticheskom plane menee ponyatno i pochti ne izucheno metodami nablyudatel'noi astronomii. Pochemu, naprimer, veshestvo ne polnost'yu provalivaetsya v chernuyu dyru? Imeetsya li chto-to analogichnoe "maksimal'nomu stiskivaniyu"? Imeetsya li idushaya naruzhu udarnaya volna? Pochemu ona ne tormozitsya?
Nedavno proizvedeny nablyudeniya, iz kotoryh sleduet, chto udarnaya volna sverhnovoi rozhdaet v rasshiryayusheisya obolochke prezhnei gigantskoi zvezdy gamma- vspyshku ili rentgenovskuyu vspyshku (sm. razdel o gamma-vspleskah).
Kazhdaya sverhnovaya II tipa proizvodit aktivnogo izotopa alyuminiya (26Al) okolo 0,0001 massy Solnca. Raspad etogo izotopa sozdaet zhestkoe izluchenie, kotoroe dlitel'no nablyudalos', i po ego intensivnosti rasschitano, chto v Galaktike menee treh solnechnyh mass dannogo izotopa. Eto oznachaet, chto sverhnovye IItipa dolzhny vzryvat'sya v Galaktike v srednem dva raza v stoletie, chego ne nablyudaetsya. Veroyatno, v poslednie veka mnogie podobnye vzryvy ne zamechalis' (naprimer, byli daleko ili proishodili za oblakami kosmicheskoi pyli). V lyubom sluchae sverhnovoi zvezde davno pora vzryvat'sya... [Podschitany sverhnovye v nashei Galaktike, 2006].
| << Kak evolyucioniruyut zvezdy | | Oglavlenie | | Gamma-vspleski i rentgenovskie vspyshki >> |
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
zvezdy - zvezdoobrazovanie
Publikacii so slovami: zvezdy - zvezdoobrazovanie | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
