Сверхновые звезды

Ср, 11/05/2014 - 20:15

Слева — рентгеновский снимок галактики NGC 1260, где произошел взрыв сверхновой. ...

Сравнительный график яркости (в условных единицах) SN 2006gy и типичных сверхновых типов Ia и II, а также сверхновой 1987 года

Так в общих чертах выглядит структура SN 2006gy. При взрыве поверхностные слои холодного газа (показан темно-красным) были «разорваны» на два полушария. При этом сформировался ударный фронт (расцвечен желто-зелеными тонами), который отбросил их в противоположные стороны

Иллюстрация процесса, который, по мнению ученых, привел к возникновению SN 2006gy

Ученые подготовили вот такую схему эволюции звезд в зависимости от массы. Главное изменение, которое они в ней сделали,  — добавили на самый верх особо крупных голубых гигантов, которые превращаются в сверхновую, а не в черную дыру



Этот взрыв потряс не только часть Вселенной, но и земную астрономию! Громадная звезда вдруг стала сверхновой, и ее разорвало на куски с таким шиком, что даже бывалые астрономы заявили, что никогда такого не видали. А ведь должна была вести себя тихо-тихо. Ученые подозревают, что такое разрушительное событие может в любой момент повториться у нас прямо под боком. Возможно, даже завтра. Или прямо сейчас.

«Это был действительно чудовищный взрыв с энергией в сотню раз больше, чем у обычной сверхновой», — рассказывает потрясенный Натан Смит (Nathan Smith), астроном из университета Калифорнии в Беркли (University of California at Berkeley). Ему довелось руководить группой исследователей, занимавшихся изучением небывалого астрономического события. Что же произошло?

«Все данные говорят о том, что рванула очень массивная звезда, которая весит в 150 раз больше Солнца. Мы никогда такого не видели», — отвечает Смит. И правда, по словам ученых, это была самая мощная и яркая из когда-либо зарегистрированных сверхновых.

Взрыв произошел в сентябре 2006 года в галактике NGC 1260, находящейся от нас в 240 миллионах световых лет. По предположению астрономов, такие масштабные случаи могли часто иметь место в ранней Вселенной. Назвали эту сверхновую SN 2006gy.

До наших дней дошло мало таких космических «слонов», чей вес подходит к теоретическому пределу массы звезды. Поэтому обнаружение подобного светила и, тем более, наблюдение его смерти  — крайне редкие события. Так что если некий астроном очень суеверен, то такие случаи он может смело считать хорошими приметами.
К тому же, как показало детальное изучение катаклизма, объект оказался не просто сверхновой, а какой-то сверх-сверхновой. Обычные сверхновые бабахают, когда в массивных звездах выгорает их «топливо» и они начинают сжиматься под действием собственной гравитации. Но в случае SN 2006gy было нечто совсем другое.
В конце своих жизней сверхмассивные звезды становятся источником рентгеновского излучения. Причем, как утверждает Натан Смит, мощность его потока у SN 2006gy оказалась столь сильной, что часть этой энергии превратилась в частицы и античастицы  — произошло нечто вроде процесса, обратного аннигиляции. В результате энергии, естественно, становится меньше, что выражается в снижении давления, «распирающего» звезду изнутри.

В итоге баланс между внутренним давлением и гравитационным сжатием нарушается в пользу последнего, и звезда начинает коллапсировать. А так как масса огромна, то и гравитация внушительна, поэтому следующая за всем этим катастрофа принимает фантастические масштабы.

При этом начинаются термоядерные реакции, происходящие с огромным выделением энергии, что и становится причиной взрыва, безжалостно раскидывающего в пространстве вещество звезды. Как видно, принципиальное отличие таких взрывов  — в снижении давления из-за превращения излучения в набор частиц и античастиц.
Из-за SN 2006gy пришлось совершить очередную революцию в астрономии. Ведь раньше полагали, будто у таких голубых гигантов одна судьба  — стать черной дырой. Но оказалось, что у особо тяжелых представителей есть альтернатива  — стать сверхновой. Причем речь о сверхновой совершенно нового типа. Ибо раньше думали, что такое будущее уготовано звездам, которые на порядок менее массивны.

Но, может, не стоит относить SN 2006gy к новому типу? Может, это просто какой-нибудь вселенский мутант, уникальный в своем роде? Видимо, нет. Особенность SN 2006gy в том, что звезда сначала сбросила часть вещества и только спустя некоторое время, как бы «подумав», взорвалась. Да и в космосе есть еще один объект, уже сделавший нечто похожее. А притаился он прямо под боком, в нашей галактике, в жалких 7,5 тысячах световых лет от нас  — это звезда Эта в созвездии Киля.
Эта Киля  — яркий голубой гигант, который имеет массу как раз в 100-150 солнечных. И как раз в 1841-1843 годах она неожиданно увеличила яркость, заодно сбросив часть вещества, из которого сформировалась туманность, впоследствии названная Гомункулус. Так вот, оказывается, что следующий предсказуемый этап развития звездного чудовища из Киля  — это взрыв, примерно такой же, как SN 2006gy.

Марио Ливио (Mario Livio), известный астрофизик из института космического телескопа (Space Telescope Science Institute), не принимавший, правда, участия в работе Смита, подтвердил, что Эта Киля действительно должна взорваться. «Мы не знаем точно, как скоро это случится, но на всякий случай мы приглядываем за ней». И еще уточнил, что взрыв будет безопасен, так как не дотянется до нас. Скорее всего.

Не зря следят — гиганты такого рода очень редки, на 400 миллиардов звезд Млечного Пути их должно быть всего штук десять. К тому же Марио добавил: «Взрыв Эты Киля будет лучшим звездным шоу в истории современной цивилизации».

Так что ближайшие несколько столетий нам придется держать фотоаппараты наготове. Ничего не поделаешь  — голубые тяжеловесы на небе выступают не каждый день.
Но и это, оказывается, не предел! Астрономам удалось засечь в соседней карликовой галактике гибель самой тяжелой из когда-либо обнаруженных звезд. Взрыв сверхновой SN2007bi, наблюдавшийся в течение нескольких месяцев, подтвердил ее принадлежность к новому уникальному типу.
Еще в начале 2007 года вспышка SN 2007bi была отмечена в рамках проекта SNfactory, курируемого Национальной лабораторией Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab). Сверхновая по многим параметрам побила прежние рекорды, чем моментально привлекла внимание специалистов.

Ныне, проанализировав собранные материалы, астрофизики пришли к потрясающим выводам  — «звезда-предок» подобного взрыва могла быть только гигантом с массой, в 200 раз превышавшей солнечную. Это означает, что она была тяжелей всех светил, которые астрономы когда-либо наблюдали в пределах нашей Галактики. (По весу с ней можно сравнить разве что звезду в туманности Пиона, которую оценивают примерно в 150-200 солнечных масс.)

Следующим шагом специалистов была проверка — соответствует ли необычная звезда типу поведения, получившему название «парной нестабильности» (pair instability). Суть его в следующем: в раскаленной внутренности тяжелой звезды сильное гамма-излучение начинает порождать пары электрон-позитрон. Это сокращает световое давление на внешние слои, что нарушает баланс между ним и силой тяжести. Следует частичный коллапс и затем мощный взрыв, не рождающий, вопреки обычному для столь массивной звезды положению дел, черной дыры. Обычная судьба массивных звезд  — превращение в черные дыры, однако явление парной нестабильности, происходящее в ядре, должно в итоге буквально разорвать его на осколки.

Этот феномен был предсказан несколько десятилетий назад, и предположительно наблюдался в случае с рекордной сверхновой SN 2006gy, о которой мы упоминали выше. Однако SN 2007bi  — первое наблюдавшееся явление парно-нестабильной сверхновой, которое полностью совпало с виртуальной моделью процесса.
Для анализа использовался суперкомпьютер Национального вычислительного центра энергетических исследований (NERSC). Специальная программа генерировала многочисленные синтетические спектры и сопоставляла их с реально полученными данными, отыскивая подходящую модель. Вердикт компьютера был однозначен: SN2007bi  — это действительно сверхновая с парной нестабильностью.

Итак, сразу два новых типа для самого редкого и могущественного космического явления, коим является взрыв сверхновой,  — можно сказать, что за прошедшее десятилетие астрономам здорово подфартило! И это еще не считая массового открытия экзопланет, исследования трансурановых объектов и т.п.

Другие материалы рубрики


  • ...И тут внимание исследователей привлекла давняя и очень любопытная гипотеза космических струн. Постичь ее трудно, представить наглядно просто невозможно: струны можно только описать сложными математическими формулами. Эти загадочные одномерные образования не излучают света и обладают огромной плотностью — один метр такой "ниточки" весит больше Солнца. А если их масса так велика, то и гравитационное поле, пусть даже растянутое в линию, должно значительно отклонять световые лучи. Однако линзы уже сфотографированы, а космические струны и "черные дыры" пока существуют лишь в уравнениях математиков. Из этих уравнений следует, что возникшая сразу после Большого взрыва космическая струна должна быть "замкнута" на границы Вселенной. Но границы эти так далеки, что середина струны их "не чувствует" и ведет себя, как кусок упругой проволоки в свободном полете или как леска в бурном потоке. Струны изгибаются, перехлестываются и рвутся. Оборванные концы струн тут же соединяются, образуя замкнутые куски. И сами струны, и отдельные их фрагменты летят сквозь Вселенную со скоростью, близкой к скорости света.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • В своей ранней молодости Марс, похоже, подвергся удару, навсегда изменившему облик планеты. Объект размером с Плутон врезался в планету с севера, разделив ее на две половины — низкий север и высокий юг. Крупнейший кратер Солнечной системы сохранился до наших дней.



  • Давайте вспомним испытание противоспутникового оружия, проведенное 11 января 2007 года Китаем. Почему оно вызвало беспокойство у специалистов космической отрасли? Ведь с 1968-го по 1986-й США и СССР провели свыше 20 таких же испытаний! И с того времени уже было проведено несколько подобных испытаний?! Дело вовсе не в международной безопасности. Или не только в ней.



  • Объект, отснятый близ звезды, сходной с Солнцем, не вписывается в привычные теории формирования планет. Специалистам еще предстоит разобраться с особенностями рождения этого странного мира, а широкая публика просто любуется снимками. Еще бы — не каждый день можно увидеть планету другой звезды, пусть и открыты их сотни.
    Звезда 1RXS J160929.1-210524 расположена примерно в 500 световых лет от нас. Она очень похожа на Солнце. Ее «вес» равен 85% массы нашей родной звезды. Правда, это светило значительно моложе нашего — 210524 возникла порядка пяти миллионов лет назад.
    Новая планета, по расчетам астрономов, обладает массой примерно в восемь масс Юпитера. И она не была бы такой уж уникальной, если б не два обстоятельства. Первое — она «вживую» запечатлена на снимках. А о втором скажем позже.
    Впервые астрономы непосредственно увидели объект планетарной массы на орбите вокруг звезды, такой как Солнце, и если подтвердится, что этот объект действительно гравитационно привязан к звезде, это будет крупным шагом вперед.
    Интригу, впрочем, принесло не яркое достижение наблюдательной астрономии как таковое, а выявленные параметры системы.



  • Эксперты ООН в ежегодных докладах публикуют данные, говорящие, что Землю в перспективе ждет катастрофическое глобальное потепление, обусловленное возрастающими выбросами углекислого газа в атмосферу. Однако наблюдение за Солнцем позволяет утверждать, что в повышении температуры углекислый газ «не виноват» и в ближайшие десятилетия нас ждет не катастрофическое потепление, а глобальное, и очень длительное, похолодание.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • Галактика, в которой мы живем, — Млечный Путь — настоящий исполин по галактическим меркам. Среди галактик местной группы лишь Туманность Андромеды может тягаться с нашим домом по количеству звезд, размерам и массе. Однако сферы влияния гигантов давно поделены, и нашу галактику окружают десятки, а может, и сотни галактик-спутников.
    Сейчас известны по крайней мере 23 спутника нашей галактики. Некоторые из них светятся, как миллиарды солнц, и жителям Южного полушария нашей планеты отлично знакомы Магеллановы облака — крупнейшие спутники нашей Галактики, не заметить которые на ночном небе невозможно даже невооруженным глазом.



  • Был ли Большой взрыв началом времени или Вселенная существовала и до него? Лет десять назад такой вопрос казался нелепым. В размышлениях о том, что было до Большого взрыва, космологи видели не больше смысла, чем в поисках пути, идущего от Северного полюса на север. Но развитие теоретической физики и, в частности, появление теории струн заставило ученых снова задуматься о предначальной эпохе.
    Вопрос о начале начал занимать философов и богословов с давних времен. Он переплетается с множеством фундаментальных проблем, нашедших свое отражение в знаменитой картине Поля Гогена «D’ou venons-nous? Que sommes-nous? Ou allons-nous?» («Откуда мы пришли? Кто мы такие? Куда мы идем?»). Полотно изображает извечный цикл: рождение, жизнь и смерть — происхождение, идентификация и предназначение каждого индивидуума. Пытаясь разобраться в своем происхождении, мы возводим свою родословную к минувшим поколениям, ранним формам жизни и прото-жизни, химическим элементам, возникшим в молодой Вселенной, и, наконец, к аморфной энергии, некогда заполнявшей пространство. Уходит ли наше фамильное древо корнями в бесконечность или космос так же не вечен, как и мы?

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • ...Итак, согласно полученным результатам, в конце первой секунды температура достигла 1010 К — это слишком много для того, чтобы могли существовать сложные ядра. Все пространство Вселенной было тогда заполнено хаотически движущимися протонами и нейтронами, вперемешку с электронами, нейтрино и фотонами (тепловым излучением). Ранняя Вселенная расширялась чрезвычайно быстро, так что по прошествии минуты температура упала до 108 К, а спустя еще несколько минут — ниже уровня, при котором возможны ядерные реакции...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Космологи в замешательстве. Обычно предметы, брошенные вверх, замедляются. Планеты притягивают объекты, звезды притягивают планеты. Это нормально. Но почему тогда Вселенная расширяется? Отдельные галактики, разбросанные после Большого взрыва в разные стороны, должны притягиваться друг ко другу — и расширение должно замедляться. Но того не происходит: они разлетаются друг от друга с ускорением. Принято считать, что виновата во всем темная энергия, хотя она темная именно оттого, что о ней никто ничего не знает. Но уже ясно точно, что на предельно больших расстояниях гравитация превратилась в отталкивающую силу, а не в притягивающую.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Наблюдения на рентгеновской обсерватории «Чандра» показали наличие большого числа маломассивных рентгеновских двойных звезд в эллиптических и линзовидных галактиках, а также в балджах — центральных сферических компонентах — дисковых галактик. Распределение источников по светимостям хорошо описывается двумя компонентами, граница между которыми соответствует светимости порядка (2-3) 1038 эрг/с. Т.к. эта величина примерно соответствует максимальной (т.н. Эддингтоновской) светимости объекта с массой 1.4 Мо, то возможно, что более мощные источники являются аккрецирующими черными дырами, а менее мощные — нейтронными звездами. Т.о. с некоторой долей уверенности можно говорить, что мы видим в галактиках ранних типов — эллиптических и линзовидных — тесные двойные системы как с черными дырами (самые яркие источники), так и с нейтронными звездами (менее яркие).