Астрономы открыли одну из старейших звезд за пределами Млечного Пути. Это уже назвали «космическим чудом», которое может помочь объяснить, как возникли звёздные системы в галактике Млечный Путь. Такой мощный «звездный ветер» сталкивается с более холодным и медленным газом, выброшенным на более ранних стадиях жизни звезды, когда она была красным гигантом. Ученые показали эволюцию звездного скопления Гиады.
100 лучших телеграм каналов про Космос
Они также порождают коллапсирующие железные ядра, но в этом случае на стадии термоядерного горения углерода ядро прекращает дальнейшее сжатие, так что кислород не поджигается. Когда углерод полностью выгорает, превратившись в неон и магний, кислородно-неоново-магниевое ядро сжимается до тех пор, пока сила тяготения не уравновешивается квантовым давлением вырожденного электронного газа. Однако эта задержка недолговечна. Ядра неона и магния поглощают электроны и превращаются в изотопы элементов с меньшими номерами по таблице Менделеева. Плотность электронного газа падает, сердцевина звезды стягивается, и процесс все равно заканчивается коллапсом железного ядра.
Взрывы сверхновых, разрушающие массивные звезды, обычно симметричны. Но остаток сверхновой W49B говорит о другом: материал вблизи полюсов звезды выбрасывался с гораздо большей скоростью, чем от экватора, о чем свидетельствует распределение различных элементов в звездной пыли. В большинстве случаев массивные звезды, которые коллапсируют в сверхновые, оставляют после себя плотное вращающееся ядро — нейтронную звезду. Но здесь тщательный поиск не выявил никаких доказательств ее наличия: возможно, в результате взрыва образовалась черная дыра.
В таком случае это будет самая молодая черная дыра, образовавшаяся в галактике Млечный Путь, возрастом около тысячи лет. На снимке объединены рентгеновские данные синим и зеленым цветом , радиоданные розовым и инфракрасные желтым. В каталоги она вошла под индексом SN 2007bi. Не исключено хотя пока и не доказано!
Опубликованные тогда сценарии описывали эволюцию звезд с начальными массами от 130 до 250 солнечных. Масса звезды-предшественницы новооткрытой сверхновой лежала как раз в середине этого промежутка. Звезды этой группы обычным образом но очень быстро сжигают водород и гелий. После сгорания углерода в их ядрах возникают гамма-кванты, которые при столкновениях превращаются в электронно-позитронные пары, а возможно, и в более тяжелые частицы и античастицы.
Однако в этом случае пульсаций не возникает, и внешние слои звезды падают в ее центр. Эта имплозия еще больше разогревает недра звезды и запускает термоядерные реакции, в результате которых синтезируется ряд тяжелых элементов, в том числе и никель-56. Давление в перегретом ядре катастрофически возрастает, ядро взрывается, не успев сколлапсировать в черную дыру. Поскольку вся звездная материя без остатка выбрасывается в пространство, такие сверхновые — один из главных источников элементов с большими атомными номерами.
V745 Sco — это двойная звездная система, в которой красный гигант и белый карлик находятся на очень близких орбитах. Соседство это настолько близкое, что гравитационная сила карлика «вытягивает» вещество из гиганта, которое постепенно падает на поверхность малой звезды. При накоплении достаточного количества звездного материала у белого карлика происходит термоядерный взрыв, вызывающий резкое увеличение светимости звездной системы — вспышку новой. На протяжении десятилетий астрономы знали о нерегулярных вспышках в этой системе, но лишь 6 февраля 2014 г.
Благодаря двухнедельным наблюдениям была создана трехмерная компьютерная модель взрыва, которая объяснила наблюдаемые явления вверху. Двойную систему по экватору окружает большой холодный газопылевой диск, который образуется из материала, «вытянутого» белым карликом из красного гиганта. Ударная волна взрыва новой врезалась в диск, вероятно, в областях северного и южного полюсов системы, как и выброшенный при взрыве материал. Взаимодействие с холодным диском заставило взрывную волну и звездное вещество замедлиться, что привело к образованию расширяющегося кольца горячего газа, излучающегося в рентгеновском диапазоне.
Несмотря на выброс огромного количества энергии и вещества, равного одной десятой массы Земли, и повторяющиеся вспышки, на поверхности белого карлика вещество продолжает накапливаться, что может привести к термоядерному взрыву и уничтожению системы — вспышке сверхновой типа Ia. Weiss Взрывы сверхмассивных звезд принято называть гиперновыми. Строго говоря, этот термин не относится к финальной стадии жизни звезд с начальной массой более 250—260 солнечных масс, которые изобиловали в ранней Вселенной. В их центральных зонах порождаются гамма-кванты, энергии которых достаточны для возбуждения и последующего распада атомных ядер этот процесс называется фотодезинтеграцией.
Такие звезды не взрываются, а просто исчезают, давая начало черным дырам. Гиперновые — «дети» звезд-тяжеловесов Сверхновую аномально высокой мощности, выбросившую в пространство огромное количество кремния и радиоактивного никеля-56, зарегистрировали в апреле 2007 г. Звезде был присвоен индекс SN 2007bi. Возможно, это было первое наблюдение сверхновой с парной нестабильностью.
Звезды этой группы очень быстро сжигают водород и гелий. Этот направленный внутрь взрыв еще больше разогревает недра звезды, запуская термоядерные реакции, в результате которых синтезируется ряд тяжелых элементов, включая никель-56. Давление в перегретом ядре катастрофически возрастает, и ядро взрывается, не успев сколлапсировать в черную дыру. Сначала посмотрим на системы, состоящие из нормальных звезд главной последовательности, обращающихся вокруг общего центра инерции.
Каждая звезда окружена областью пространства, где господствует ее собственное притяжение. Если такие области пересечь плоскостью, в которой движутся оба светила, получатся две вытянутые в линию петли с общей точкой на отрезке, соединяющем звездные центры для наглядности придется остановить время, поскольку вся фигура вращается. В этой точке каждая из звезд тянет в свою сторону с одинаковой силой. Эту точку называют первой точкой Лагранжа.
В 1772 г. Жан-Батист Лагранж описал пять точек, которые сейчас носят его имя, однако первые три еще в 1765 г. Пространственные пузыри, о которых идет речь, именуют полостями Роша. Космические частицы внутри полости Роша вращаются лишь вокруг той звезды, которую эта полость охватывает.
Однако вещество может перетекать сквозь горловину, соединяющую полости, т. Материя, которая находится вне полостей, может стабильно обращаться вокруг звездной пары в целом, но ее траектории не ограничиваются путями, охватывающими одну-единственную звезду. Z Жирафа — двойная звездная система недалеко от границы созвездия Большой Медведицы, ее можно легко наблюдать в Северном полушарии. В систему входит белый карлик, могучее притяжение которого «вытягивает» вещество из более спокойной «звезды-компаньона», образующее вокруг белого карлика вращающийся газопылевой диск внизу.
Термоядерные процессы, происходящие в аккреционном диске, временами могут терять стабильность, приобретая взрывной характер. Z Жирафа периодически в среднем каждые 20 дней вспыхивает небольшими вспышками — она стала первой известной звездой в подклассе «карликовых новых». Однако обнаруженная ультафиолетовым детектором оболочка из ионизированного газа вверху , масса которого слишком велика для такой звезды, служит свидетельством давней мощной вспышки, соответствующей «классической новой». Более тяжелая звезда первой сжигает в ядре водород, теряет стабильность и становится красным гигантом.
Поэтому она способна не только заполнить собственную полость Роша, но и выйти за ее границу. При этом тяготение центра звезды не может удержать частицы раздувшейся оболочки, и звезда теряет вещество, часть которого попадает в гравитационный плен к ее «компаньонке». Из-за «похудания» звезды-донора ее полость Роша стягивается, а скорость утечки вещества растет. Даже при уравнивании звездных масс утечка лишь замедляется, но не прекращается вовсе.
На начало XIX в. В последующие годы ее свет постепенно тускнел, а в прошлом веке она стала невидимой для невооруженного глаза. Большая из двух звезд в системе Эта Киля — это огромная и нестабильная звезда, которая приближается к концу своей жизни. Такие мощные всплески светимости, подобные той, что наблюдали астрономы XIX в.
Огромные облака материи, выброшенные во время взрыва полтора столетия назад, сегодня известны как туманность Гомункул. Менее массивная звезда захватывает материю «соседки» и увеличивает свой угловой момент. Чтобы сохранить суммарный момент инерции бинарной системы, звезды сближаются. Позже, когда первая звезда становится легче «компаньонки», они начинают расходиться — опять же в силу сохранения общего углового момента.
Если вторая звезда успевает выйти за границы своей полости Роша, она тоже оказывается обреченной на потерю плазмы. Эти превращения чреваты различными исходами. Часть выброшенной материи выходит на орбиты, целиком окружающие звездную пару. В особых обстоятельствах звездная пара может утонуть в шарообразном газовом облаке, порожденном ушедшей в пространство плазмой.
Возможны и более экзотические сценарии такие как столкновение и слияние звезд или же съедание соседки более крупной звездой , но в такие дебри мы не станем заглядывать. До сих пор речь шла о нормальных звездных парах, но это не обязательно. Для запуска аккреции достаточно, чтобы лишь один из партнеров обладал газовой оболочкой, способной раздуться и уйти сквозь горловину полости Роша. Поэтому аккреция возникает и в бинарных системах, объединяющих обычную звезду с компактным телом из вырожденной материи белым карликом либо нейтронной звездой или даже с черной дырой.
Кстати, аккреционные диски впервые обнаружили при наблюдении белых карликов, имеющих в компаньонах обычные звезды. Такие процессы нередко приводят к очень экзотическим исходам: например, рождению рентгеновского пульсара при аккреции на сильно намагниченную нейтронную звезду. Однако нас интересуют только различные сценарии рождения новых звезд. Они практически всегда реализуются при аккреции вещества водородной оболочки звезды-донора на белый карлик.
Это тесные бинарные системы, состоящие из не утратившей активности звезды и белого карлика. Они проявляют себя нестабильным излучением — отсюда и название.
В этой статье рассматривается открытие и исторический контекст постоянной тонкой структуры, исследуется ее численное значение и незаменимая роль, которую она играет в квантовой физике. Путем изучения концепций электродинамики, квантовой механики и ткани вселенной, читатели узнают, как это безразмерное чудо, часто называемое альфа, формирует наше понимание всего от периодической таблицы до потенциального существования мультивселенной... Но было ли это действительно началом и действительно ли это ее возраст? Если считать от начала горячего Большого взрыва, то мы узнаем, что Вселенной 13,8 млрд лет. Но что дает нам право называть начало горячего Большого взрыва именно началом Вселенной? Реальность такова, что приходится делать выбор, и начало горячего Большого взрыва - одна из самых ранних вещей, в которых можно быть уверенными. Вот что на самом деле означает "возраст Вселенной", пишет Big Think... Сила темной энергии со временем меняется, не остается постоянной.
Weiss Взрывы сверхмассивных звезд принято называть гиперновыми. Строго говоря, этот термин не относится к финальной стадии жизни звезд с начальной массой более 250—260 солнечных масс, которые изобиловали в ранней Вселенной. В их центральных зонах порождаются гамма-кванты, энергии которых достаточны для возбуждения и последующего распада атомных ядер этот процесс называется фотодезинтеграцией. Такие звезды не взрываются, а просто исчезают, давая начало черным дырам. Гиперновые — «дети» звезд-тяжеловесов Сверхновую аномально высокой мощности, выбросившую в пространство огромное количество кремния и радиоактивного никеля-56, зарегистрировали в апреле 2007 г. Звезде был присвоен индекс SN 2007bi. Возможно, это было первое наблюдение сверхновой с парной нестабильностью. Звезды этой группы очень быстро сжигают водород и гелий. Этот направленный внутрь взрыв еще больше разогревает недра звезды, запуская термоядерные реакции, в результате которых синтезируется ряд тяжелых элементов, включая никель-56.
Давление в перегретом ядре катастрофически возрастает, и ядро взрывается, не успев сколлапсировать в черную дыру. Сначала посмотрим на системы, состоящие из нормальных звезд главной последовательности, обращающихся вокруг общего центра инерции. Каждая звезда окружена областью пространства, где господствует ее собственное притяжение. Если такие области пересечь плоскостью, в которой движутся оба светила, получатся две вытянутые в линию петли с общей точкой на отрезке, соединяющем звездные центры для наглядности придется остановить время, поскольку вся фигура вращается. В этой точке каждая из звезд тянет в свою сторону с одинаковой силой. Эту точку называют первой точкой Лагранжа. В 1772 г. Жан-Батист Лагранж описал пять точек, которые сейчас носят его имя, однако первые три еще в 1765 г. Пространственные пузыри, о которых идет речь, именуют полостями Роша.
Космические частицы внутри полости Роша вращаются лишь вокруг той звезды, которую эта полость охватывает. Однако вещество может перетекать сквозь горловину, соединяющую полости, т. Материя, которая находится вне полостей, может стабильно обращаться вокруг звездной пары в целом, но ее траектории не ограничиваются путями, охватывающими одну-единственную звезду. Z Жирафа — двойная звездная система недалеко от границы созвездия Большой Медведицы, ее можно легко наблюдать в Северном полушарии. В систему входит белый карлик, могучее притяжение которого «вытягивает» вещество из более спокойной «звезды-компаньона», образующее вокруг белого карлика вращающийся газопылевой диск внизу. Термоядерные процессы, происходящие в аккреционном диске, временами могут терять стабильность, приобретая взрывной характер. Z Жирафа периодически в среднем каждые 20 дней вспыхивает небольшими вспышками — она стала первой известной звездой в подклассе «карликовых новых». Однако обнаруженная ультафиолетовым детектором оболочка из ионизированного газа вверху , масса которого слишком велика для такой звезды, служит свидетельством давней мощной вспышки, соответствующей «классической новой». Более тяжелая звезда первой сжигает в ядре водород, теряет стабильность и становится красным гигантом.
Поэтому она способна не только заполнить собственную полость Роша, но и выйти за ее границу. При этом тяготение центра звезды не может удержать частицы раздувшейся оболочки, и звезда теряет вещество, часть которого попадает в гравитационный плен к ее «компаньонке». Из-за «похудания» звезды-донора ее полость Роша стягивается, а скорость утечки вещества растет. Даже при уравнивании звездных масс утечка лишь замедляется, но не прекращается вовсе. На начало XIX в. В последующие годы ее свет постепенно тускнел, а в прошлом веке она стала невидимой для невооруженного глаза. Большая из двух звезд в системе Эта Киля — это огромная и нестабильная звезда, которая приближается к концу своей жизни. Такие мощные всплески светимости, подобные той, что наблюдали астрономы XIX в. Огромные облака материи, выброшенные во время взрыва полтора столетия назад, сегодня известны как туманность Гомункул.
Менее массивная звезда захватывает материю «соседки» и увеличивает свой угловой момент. Чтобы сохранить суммарный момент инерции бинарной системы, звезды сближаются. Позже, когда первая звезда становится легче «компаньонки», они начинают расходиться — опять же в силу сохранения общего углового момента. Если вторая звезда успевает выйти за границы своей полости Роша, она тоже оказывается обреченной на потерю плазмы. Эти превращения чреваты различными исходами. Часть выброшенной материи выходит на орбиты, целиком окружающие звездную пару. В особых обстоятельствах звездная пара может утонуть в шарообразном газовом облаке, порожденном ушедшей в пространство плазмой. Возможны и более экзотические сценарии такие как столкновение и слияние звезд или же съедание соседки более крупной звездой , но в такие дебри мы не станем заглядывать. До сих пор речь шла о нормальных звездных парах, но это не обязательно.
Для запуска аккреции достаточно, чтобы лишь один из партнеров обладал газовой оболочкой, способной раздуться и уйти сквозь горловину полости Роша. Поэтому аккреция возникает и в бинарных системах, объединяющих обычную звезду с компактным телом из вырожденной материи белым карликом либо нейтронной звездой или даже с черной дырой. Кстати, аккреционные диски впервые обнаружили при наблюдении белых карликов, имеющих в компаньонах обычные звезды. Такие процессы нередко приводят к очень экзотическим исходам: например, рождению рентгеновского пульсара при аккреции на сильно намагниченную нейтронную звезду. Однако нас интересуют только различные сценарии рождения новых звезд. Они практически всегда реализуются при аккреции вещества водородной оболочки звезды-донора на белый карлик. Это тесные бинарные системы, состоящие из не утратившей активности звезды и белого карлика. Они проявляют себя нестабильным излучением — отсюда и название. Аккреционный диск всегда нагревается внутренним трением и охлаждается собственным излучением.
При сбалансированности этих процессов он находится в тепловом равновесии, при нарушении которого в диске могут возникнуть волны тепловой нестабильности, резко увеличивающие генерацию фотонов. Светимость диска за несколько месяцев может вырасти на один-три порядка, составив от одной до десяти светимостей Солнца. Эти «внутридисковые» катаклизмы называются карликовыми новыми. Первая карликовая новая была замечена в созвездии Близнецов еще в 1855 г. Остатки сверхновых испускают излучение в миллиард раз более сильное, чем видимый свет. Изучение их изображений в различных диапазонах приближает астрономов к пониманию источника космических лучей. В композитном изображении вверху остатка сверхновой Кассиопеи A объединены данные по всему электромагнитному спектру: гамма-лучи пурпурный цвет , рентгеновское излучение синий и зеленый , видимый свет желтый , инфракрасное излучение красный и радиоизлучение оранжевый. Карты радиоактивного излучения элементов, составляющих раздробленные остатки звезды, как сверхновая, дают нам новые свидетельства того, почему взорвались Кассиопея А и другие массивные звезды. Радиоактивный материал, такой как титан-44, светится в рентгеновских лучах постоянно, тогда как железо и другие элементы светятся только после нагрева ударными волнами, порождаемыми взрывом.
Krause et al. Они вспыхивают в результате падения со скоростью порядка тысячи км в секунду на поверхность белого карлика вещества аккреционного диска. Это вещество почти полностью состоит из водорода и может служить топливом термоядерных реакций — для этого нужно, чтобы водород разогрелся до критической температуры около 10 млн К. Поскольку при термоядерных реакциях интенсивно выделяется энергия, на поверхности белого карлика возникают ударные волны, которые буквально взрывают его внешний слой и выбрасывают сверхгорячую плазму в окружающее пространство. Светимость системы в течение нескольких суток возрастает на три-шесть порядков, достигая 100 тыс. По завершении вспышки белый карлик начинает копить на поверхности новый запас водорода — горючее для будущего очередного взрыва. Согласно теории, классические новые могут периодически загораться с интервалом в 10 тыс. Другой вид катаклизмических переменных — повторные новые. Эти весьма редкие «звери» космического «зоопарка» в нашей Галактике их известен всего десяток увеличивают свою яркость в среднем не больше, чем тысячекратно, зато вспыхивают каждые 10—100 лет.
Механизм этих вспышек пока в точности неизвестен. Предполагается, что они возникают при интенсивной до одной десятимиллионной солнечной массы в год аккреции водорода на поверхность самых массивных белых карликов, масса которых лишь немногим меньше предела Чандрасекара. Еще один интересный подкласс — симбиотические новые, которые отличаются очень широким спектром излучения, охватывающим большинство диапазонов электромагнитных волн. Они возникают в звездных парах, состоящих из пульсирующего красного сверхгиганта на последней стадии своей эволюции и молодого, а потому очень горячего белого карлика средней массы. Звезда-донор в заключительной фазе интенсивно сбрасывает вещество своей оболочки и приближается к превращению через несколько миллионов лет в белый карлик. Считается, что именно этот процесс лежит в основе специфического характера спектра симбиотических новых, хотя многие детали еще не ясны. Самый блистательный и в прямом, и в переносном смысле! Согласно стандартному сценарию а есть и другие , она происходит, когда приток аккретированного вещества доводит массу карлика-акцептора до предела Чандрасекара. Поскольку в этом случае давление вырожденного электронного газа уже не может противостоять гравитации, карлик сжимается примерно в три раза, и температура его центральной зоны резко возрастает.
Когда она достигает 400 млн К, начинается термоядерное горение углерода, которое дополнительно нагревает ядро. Поскольку при этом давление вырожденного газа не увеличивается вспомним, что оно не зависит от температуры!
А надо: без нейтрино не обходится ни одна важная ядерная реакция в космосе. После десятилетних страданий — научились фиксировать. По всему миру работают «нейтринные телескопы». У них нет линз, и они… под землей. Пронзая гигантские бассейны с жидкостью, нейтрино оставляют свет, который видят приборы в полной темноте. Итак, первая вспышка Бетельгейзе сверкнет не на небе, а в таких бассейнах.
Отчего же меняется блеск звезды, отчего потускнела снова? Конвенция поднимает наверх вещество в виде «пузырей». Бывает, от звезды отрываются массы вещества. Поднимаются вверх, остывают, становятся непрозрачными. Именно они закрывают от нас «тело» Бетельгейзе, вот свет и ослабляется. Таким образом, Бетельгейзе выкинула громадное количество вещества. Что-то взорвалось на ней.
Ученые открыли новую звездную систему с планетами, которые вращаются синхронно
По всей вероятности, и эта классификация неокончательная. Свет этой сверхновой достиг Земли 23 февраля 1987 г. В мае 1987 г. На снимке, сделанном космическим телескопом «Хаббл» 28 ноября 2003 г.
Это след взрывных ударных волн, врезающихся в газовое кольцо с огромной скоростью. Газ нагревается, вызывая свечение. Первую из этих горячих точек обнаружили в 1996 г.
Удлиненный и расширяющийся объект в центре — осколки, оставшиеся после взрыва звезды, «подогреваемые» главным образом титаном-44, образовавшимся при вспышке. Kirshner Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics Как зажигаются звезды Судьба одиночного светила зависит от его начальной массы. Звезды образуются в результате гравитационного коллапса газовых облаков, состоящих в основном из молекулярного водорода и гелия один атом He на 12 атомов Н2 , следовых количеств более тяжелых элементов и твердых пылевых частиц.
Коллапс завершается рождением протозвезды, которая имеет шанс превратиться в полноправное светило. Для этого в ее ядре должно начаться устойчивое термоядерное горение водорода, способное полностью компенсировать потери энергии, уносимой в космос излучением звезды гелий в этом процессе не участвует, поскольку для его поджога требуются куда большие температуры. Минимальная температура, необходимая для воспламенения водорода, составляет около 3 млн К.
Согласно модельным вычислениям, для достижения этого порога масса протозвезды должна превысить 0,075 массы Солнца. Летом 1054 г. Спустя 700 лет английский астроном Д.
Бевис заметил на ее месте туманность в виде клешни краба. Сегодня мы знаем, что газообразная Крабовидная туманность в созвездии Тельца — это остаток сверхновой SN 1054, взорвавшейся на расстоянии 6,5 тыс. В конце 1960-х гг.
Dubner University of Buenos Aires Существуют и «недоразвившиеся» светила, возникшие из протозвезд с массой от 0,07 до 0,075 массы Солнца, их называют коричневыми карликами. Как это нередко случается в астрономии, они были открыты «на кончике пера»: в 1962 г. Первый коричневый карлик был обнаружен спустя треть столетия, в 1995 г.
Считается, что общая масса коричневых карликов составляет десятую часть от массы всех звезд нашей Галактики. В ядрах коричневых карликов идут реакции синтеза гелия из водорода, но их интенсивность очень низка, и выделившаяся энергия покрывает не более половины потерь на излучение. Поэтому коричневый карлик охлаждается, несмотря на тлеющую в его ядре водородную печь, сохраняющую активность от одного до десяти миллиардов лет.
Затем синтез гелия прекращается, хотя в ядре и остается немало несожженного водорода. Наблюдать коричневые карлики сложно из-за их малой яркости. Завершая свою жизнь постепенным остыванием, коричневые карлики никогда не взрываются.
Одна из задач инфракрасного космического телескопа WISE, запущенного на околоземную орбиту 14 декабря 2009 г. Эти космические тела занимают промежуточное положение между звездами и планетами. Судя по данным космического телескопа «Спитцер», планеты вокруг таких холодных звезд могут содержать другую смесь формообразующих химических веществ, чем юная Земля.
По крайней мере, в газопылевых дисках этих звезд не обнаружены молекулы цианида водорода, считающегося «пребиотиком». На рисунке изображена именно такая гипотетическая планета. Самые легкие с массами не выше половины солнечной относятся к семейству красных карликов, самые массивные — голубых сверхгигантов.
Все они до конца сжигают свои водородные ядра, после чего теряют стабильность и претерпевают различные изменения. Для достаточно массивных но не самых! Продолжительность нормальной жизни самых легких красных карликов исчисляется триллионами лет, голубых сверхгигантов — миллионами.
Таким образом, разброс начальных масс составляет четыре порядка, зато разброс возрастов — целых шесть. Недавно ученый-волонтер, работающий в проекте НАСА, обнаружил самый старый и самый холодный белый карлик, расположенный в созвездии Козерога на расстоянии 145 световых лет от Земли. Материалом для этих колец, предположительно, служат разрушающиеся астероиды, как это показано на рисунке.
Однако примерно половина светил не существуют, как Британия былых времен, in splendid isolation: звезды любят объединяться в пары, связанные взаимным притяжением. В таких системах возможен, и часто происходит, перенос или, если угодно, «перетек» вещества с одной звезды на другую. Эти процессы имеют прямое отношение ко вспышкам новых звезд различных типов.
Однако в бинарных системах взрываются звезды и с весьма скромной начальной массой, с которых мы и начнем. Звезды с массами до половины солнечной красные карлики синтезируют в своих ядрах гелий из водорода и на этом успокаиваются. Светила потяжелее ведут себя гораздо интересней.
Когда в центре такой звезды образуется гелиевое ядро, где горение уже не идет, оно начинает сжиматься под действием тяготения. При сжатии температура ядра возрастает, и прилегающий слой водорода нагревается до порога, за которым начинаются термоядерные реакции. Поскольку тепло перетекает из этого слоя к поверхности звезды, ее атмосфера раздувается настолько, что звезда разбухает в десятки и сотни раз.
В процессе расширения звездная оболочка постепенно остывает, максимум ее оптического спектра смещается в сторону длинных волн, и звезда превращается в красный гигант. Такая судьба ожидает и наше Солнце. Судьба звездного ядра также зависит от начальной массы звезды.
Если она ненамного больше половины солнечной, ядро остается гелиевым. До поры до времени оно продолжает сжиматься, но не нагревается до температур порядка 100 млн градусов, когда начинаются новые термоядерные превращения. Ядра более массивных звезд нагреваются так, что становятся способны производить углерод и кислород.
Если же начальная масса звезды в несколько но не более, чем в восемь раз превосходит солнечную, то в ее ядре синтезируются неон и магний. А вот элементы с большими атомными номерами там не возникают, поскольку такая звезда не способна спрессовать ядро для достижения температур, нужных для их синтеза. Астрономы давно подозревали, что сверхновые могут быть производителями частиц космической пыли, но доказать это удалось лишь недавно.
С помощью инфракрасной камеры космического телескопа «Спитцер» в 30 млн световых лет от спиральной галактики M74 удалось обнаружить «пылевую фабрику» на месте взрыва сверхновой SN 2003gd. На инфракрасном снимке галактики белым прямоугольником отмечен район, где находится остаток сверхновой стрелка указывает на его точное местоположение. Синим цветом помечены горячий газ и звезды, красным — более холодная галактическая пыль.
Желто-зеленый цвет остатка SN 2003gd на снимке, сделанном в июле 2004 г. Причина в том, что пыль, образовавшаяся внутри сверхновой, только начала остывать. К январю 2005 г.
Однако эти космические исполины не отличаются устойчивостью. В конечном счете страдающая гигантизмом звезда сбрасывает внешние слои и оставляет после себя лишь оголенное ядро — новорожденный белый карлик. В юности эффективная температура его поверхности измеряется десятками тысяч градусов, из-за чего он предстает в виде бело-голубого светила — отсюда и название прямо по «Томлинсону» Киплинга, где у Адовых врат «горел замученной звезды молочно-белый свет».
Но одиночный карлик обречен на постепенное остывание. Он будет желтеть, краснеть, а потом и вовсе потухнет в оптическом диапазоне. Дело это небыстрое, счет идет на многие миллиарды лет.
Пока что самые тусклые белые карлики, внесенные в астрономические каталоги, немногим холоднее Солнца. E0102-72 — остаток сверхновой, взорвавшейся в близлежащей к Земле галактике, известной как Малое Магелланово Облако. Радиоволны красный цвет , источником которых являются высокоэнергетические электроны, говорят о движущейся наружу ударной волне.
Рентгеновское излучение синий цвет позволяет определить газ, богатый кислородом и неоном, нагретый до миллионов градусов обратной ударной волной. В оптическом диапазоне зеленый цвет видны плотные скопления газообразного кислорода, которые «охладились» примерно до 30 тыс. Радиус типичного белого карлика сравним с земным, а масса составляет 0,6—1,2 массы Солнца.
Белые карлики с массами свыше 1,44 солнечной массы не существуют и не могут существовать, но об этом позже. Момент вспышки. На этой схеме представлена модельная структура звезды с начальной массой 25 солнечных масс непосредственно перед гравитационным коллапсом.
На ней видно, что звезда состоит из сферических слоев, напоминая луковицу или русскую матрешку. Внешний слой содержит гелий в смеси с остатками водорода. По мере приближения к центру звезды слои заполняются элементами со все более высокими номерами в таблице Менделеева.
Центральное ядро состоит из железа-56, на котором заканчиваются экзотермические идущие с выделением тепла термоядерные реакции.
В 2019 году блеск Бетельгейзе померк. Все решили: вот-вот взорвется. Но через несколько месяцев все пришло в норму. Ложная тревога. И вот второй день как астрономы всего мира сообщают: снова стала тускнеть.
Сам посмотрел, так и есть, в глаза бросается. Значит, теперь-то точно? Бетельгейзе — красный сверхгигант, который исчерпал запасы ядерного топлива, и ему осталось недолго, говорит кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института прикладной астрономии РАН Николай Железнов. Оценки этого «недолго» простираются от 10 тысяч лет до «завтра», говорит астроном, точного момента никто не знает. В 2019 году астрономы были почти уверены, что вот-вот рванет, вспоминает Железнов. Но не было одного важного признака: мощного потока нейтрино.
Нейтрино пришли бы первыми и оповестили землян о скорой катастрофе. Нейтрино — элементарные частицы, которые почти не взаимодействуют с материей и пронзают ее насквозь.
Абинска; Общественное движение «TulaSkins»; Межрегиональное общественное объединение «Этнополитическое объединение «Русские»; Местная религиозная организация Свидетелей Иеговы города Старый Оскол; Местная религиозная организация Свидетелей Иеговы города Белгорода; Региональное общественное объединение «Русское национальное объединение «Атака»; Религиозная группа молельный дом «Мечеть Мирмамеда»; Местная религиозная организация Свидетелей Иеговы города Элиста; Община Коренного Русского народа г. Астрахани Астраханской области; Местная религиозная организация Свидетелей Иеговы «Орел»; Общероссийская политическая партия «ВОЛЯ», ее региональные отделения и иные структурные подразделения; Общественное объединение «Меджлис крымскотатарского народа»; Местная религиозная организация Свидетелей Иеговы в г. S», «The Opposition Young Supporters» ; Религиозная организация «Управленческий центр Свидетелей Иеговы в России» и входящие в ее структуру местные религиозные организации; Местная религиозная организация Свидетелей Иеговы в г. Краснодара»; Межрегиональное объединение «Мужское государство»; Неформальное молодежное объединение «Н. Круглосуточная служба новостей.
Оно запускает цепочки ядерных превращений, которые приводят к синтезу различных изотопов кремния, серы, фосфора, аргона, калия, кальция и скандия. За сутки до кончины звезды ее ядро нагревается до 3,3 млрд К. При этой температуре кванты гамма-излучения разбивают ядра изотопа кремния-28 на ядра магния-24 и альфа-частицы, которые поглощаются другими ядрами с образованием все более тяжелых элементов. Все это завершается образованием железа-56, рекордсмена по стабильности среди всех атомных ядер. Последние поглощаются другими ядрами, образуя все более тяжелые элементы. Поскольку далее термоядерный синтез не идет, железное ядро сжимается и нагревается. В результате возрастает кинетическая энергия атомов железа, и они претерпевают хаотические превращения. Некоторые из них распадаются, а некоторые, напротив, вступают в реакции слияния и порождают более тяжелые элементы, такие как платина и золото.
Поскольку эти реакции идут за счет накопленной тепловой энергии, температура звездного ядра уменьшается, давление его вещества падает, и ядро вновь начинает сжиматься. Этот процесс ускоряется, если в окрестностях ядра продолжаются процессы термоядерного синтеза, которые порождают новые и новые ядра железа. Затем наступает финальный катаклизм. Электроны прижимаются к ядрам и сливаются с протонами, превращаясь в нейтроны и нейтрино. Нейтроны остаются на месте, а нейтрино вылетают в пространство. В результате сердцевина звезды охлаждается, давление ее вещества вновь падает, а темп сжатия увеличивается. Этот процесс имплозии начинается и завершается за считанные секунды, поэтому внешние слои звезды не успевают ничего почувствовать. Наружный наблюдатель в течение еще нескольких часов не заметит ни малейших перемен.
Американский астрофизик индийского происхождения С. Чандрасекар, будущий нобелевский лауреат, в 1930-х гг. Масса, которая получила название «предел Чандрасекара», составляет около 1,4 массы Солнца. На этой стадии возможны два сценария. Полагают, что звезды с массой от 30 до 100 солнечных масс коллапсируют полностью и дают начало черным дырам. У звезд в диапазоне 12—30 по другим модельным симуляциям 12—20 солнечных масс образуются ядра из нейтронной материи, плотность которой в 100 триллионов раз превышает плотность воды. Внешние слои звезды обрушиваются на ядро и «отскакивают» от него со скоростью в десятки тысяч километров в секунду. Поскольку эта скорость значительно превышает скорость звука в звездном веществе, образуется ударная волна, буквально разрывающая звезду изнутри.
По всей вероятности, ей «помогают» тепловые нейтрино, приходящие из «вскипающего» нейтронного ядра, нагретого как минимум до 150 млрд К это самая высокая температура, возможная в нынешней Вселенной. От звезды остается деформированный нейтронный шар радиусом около десяти километров, окруженный облаком сверхгорячей плазмы. Это и есть нейтронная звезда. Эта серия картинок иллюстрирует упрощенную картину финальной стадии эволюции массивной звезды, которая заканчивает свою жизнь гравитационным коллапсом. В центре звезды формируется железное ядро, окруженное никелево-кремниевым слоем а. Когда масса ядра достигает предела Чандрасекара, ядро сжимается с дозвуковой скоростью, в то время как окружающий слой коллапсирует со скоростью, превышающей скорость звука б. В результате ядро превращается в сгусток вырожденной нейтронной материи, порождая сверхмощное нейтринное излучение в. Падающее на ядро вещество окружающего слоя отражается, образуя ударную волну, двигающуюся к поверхности звезды г.
Ударная волна подпитывается энергией от нейтринных потоков и доходит до звездной оболочки д. Звезда взрывается, разбрасывая вещество в окружающем пространстве и оставляя после себя нейтронную звезду е. Однако подобные симуляции выполняются лишь при значительном упрощении базовых моделей и при этом требуют месяцев работы суперкомпьютеров. Чтобы сделать их более реалистичными, необходимы компьютеры, на два порядка более мощные, но появятся они не раньше, чем через десять лет. Как ни парадоксально, но надежней всего моделируется гравитационный коллапс самых массивных звезд с начальной массой более 100 солнечных. В их недрах уже на стадии синтеза кислорода появляются жесткие гамма-кванты, которые при взаимных столкновениях превращаются в электронно-позитронные пары. Поскольку часть гамма-квантов при этом теряется, происходит падение лучевого давления, которое противодействовало гравитационному сжатию звезды и удерживало ее в состоянии гидростатического равновесия. Далее все зависит от начальной массы.
Если она не превышала 130—140 солнечных, то в недрах звезды возникают пульсации, способные инициировать быстрый выброс части вещества внешних оболочек, однако недостаточно сильные, чтобы полностью разрушить ее изнутри. Эти пульсации быстро гасятся, и звезда возобновляет коллапс, приводящий к образованию железного ядра. Каждые две секунды во Вселенной взрывается сверхновая. Но некоторые чрезвычайно массивные звезды не могут взорваться как сверхновая: взрываясь, они заканчивают свою жизнь с образованием черной дыры. На рисунке показаны последние этапы жизни такой сверхмассивной звезды. Пример — звезда N6946-BH1, которая была в 25 раз массивнее нашего Солнца. В 2009 г. В итоге исследователи пришли к выводу, что она должна стать черной дырой.
Такая судьба ожидает во Вселенной многие слишком массивные звезды. Jeffries STScI Для самых «легких» гигантов — звезд с начальной массой 8—12 солнечной — модельные симуляции дают несколько иную картину. Они также порождают коллапсирующие железные ядра, но в этом случае на стадии термоядерного горения углерода ядро прекращает дальнейшее сжатие, так что кислород не поджигается. Когда углерод полностью выгорает, превратившись в неон и магний, кислородно-неоново-магниевое ядро сжимается до тех пор, пока сила тяготения не уравновешивается квантовым давлением вырожденного электронного газа. Однако эта задержка недолговечна. Ядра неона и магния поглощают электроны и превращаются в изотопы элементов с меньшими номерами по таблице Менделеева. Плотность электронного газа падает, сердцевина звезды стягивается, и процесс все равно заканчивается коллапсом железного ядра. Взрывы сверхновых, разрушающие массивные звезды, обычно симметричны.
Но остаток сверхновой W49B говорит о другом: материал вблизи полюсов звезды выбрасывался с гораздо большей скоростью, чем от экватора, о чем свидетельствует распределение различных элементов в звездной пыли. В большинстве случаев массивные звезды, которые коллапсируют в сверхновые, оставляют после себя плотное вращающееся ядро — нейтронную звезду. Но здесь тщательный поиск не выявил никаких доказательств ее наличия: возможно, в результате взрыва образовалась черная дыра. В таком случае это будет самая молодая черная дыра, образовавшаяся в галактике Млечный Путь, возрастом около тысячи лет. На снимке объединены рентгеновские данные синим и зеленым цветом , радиоданные розовым и инфракрасные желтым. В каталоги она вошла под индексом SN 2007bi. Не исключено хотя пока и не доказано! Опубликованные тогда сценарии описывали эволюцию звезд с начальными массами от 130 до 250 солнечных.
Масса звезды-предшественницы новооткрытой сверхновой лежала как раз в середине этого промежутка. Звезды этой группы обычным образом но очень быстро сжигают водород и гелий. После сгорания углерода в их ядрах возникают гамма-кванты, которые при столкновениях превращаются в электронно-позитронные пары, а возможно, и в более тяжелые частицы и античастицы. Однако в этом случае пульсаций не возникает, и внешние слои звезды падают в ее центр. Эта имплозия еще больше разогревает недра звезды и запускает термоядерные реакции, в результате которых синтезируется ряд тяжелых элементов, в том числе и никель-56. Давление в перегретом ядре катастрофически возрастает, ядро взрывается, не успев сколлапсировать в черную дыру. Поскольку вся звездная материя без остатка выбрасывается в пространство, такие сверхновые — один из главных источников элементов с большими атомными номерами. V745 Sco — это двойная звездная система, в которой красный гигант и белый карлик находятся на очень близких орбитах.
Соседство это настолько близкое, что гравитационная сила карлика «вытягивает» вещество из гиганта, которое постепенно падает на поверхность малой звезды. При накоплении достаточного количества звездного материала у белого карлика происходит термоядерный взрыв, вызывающий резкое увеличение светимости звездной системы — вспышку новой. На протяжении десятилетий астрономы знали о нерегулярных вспышках в этой системе, но лишь 6 февраля 2014 г. Благодаря двухнедельным наблюдениям была создана трехмерная компьютерная модель взрыва, которая объяснила наблюдаемые явления вверху. Двойную систему по экватору окружает большой холодный газопылевой диск, который образуется из материала, «вытянутого» белым карликом из красного гиганта. Ударная волна взрыва новой врезалась в диск, вероятно, в областях северного и южного полюсов системы, как и выброшенный при взрыве материал. Взаимодействие с холодным диском заставило взрывную волну и звездное вещество замедлиться, что привело к образованию расширяющегося кольца горячего газа, излучающегося в рентгеновском диапазоне. Несмотря на выброс огромного количества энергии и вещества, равного одной десятой массы Земли, и повторяющиеся вспышки, на поверхности белого карлика вещество продолжает накапливаться, что может привести к термоядерному взрыву и уничтожению системы — вспышке сверхновой типа Ia.
Weiss Взрывы сверхмассивных звезд принято называть гиперновыми. Строго говоря, этот термин не относится к финальной стадии жизни звезд с начальной массой более 250—260 солнечных масс, которые изобиловали в ранней Вселенной. В их центральных зонах порождаются гамма-кванты, энергии которых достаточны для возбуждения и последующего распада атомных ядер этот процесс называется фотодезинтеграцией.
Вселенная – последние новости
Этот аппарат картографирует звёздное население нашей галактики и кое-что за её пределами. По данным «Гайи» можно построить трёхмерную динамическую карту звёздного неба и увидеть маршрут каждой звезды, включая мельчайшие отклонения звёзд от своих траекторий, что укажет на присутствие в системе невидимых объектов — от газовых гигантов до других необнаруженных там звёзд и их останков, например, нейтронных звёзд. Астрономы искали такие искажения в траектории звёзд B и Be. Предположение строилось на том, что распространённые газовые диски у звёзд Be напоминающие кольца у Сатурна в основном возникают из-за перетока масс от компаньонов по системе от меньшей звезды к большей. Учёные изучали различные сценарии: от наличия близких отношений, когда искажения траекторий звёзд отчётливо видны в данных «Гайи», до далёких, когда колебания звёзд практически незаметны.
Интернет-журнал Новая Наука каждый день сообщает о последних открытиях и достижениях в области науки и новых технологий. Читайте последние новости высоких технологий, науки и техники. Перепечатка материалов без согласования допустима при наличии активной ссылки на страницу-источник.
Крупнейшие галилеевы спутники показаны фиолетовым, Группа Гималии — синим, а Карпо — голубым. Внешние ретроградные спутники выделены красным Таким образом, общее количество спутников Юпитера достигает 92. Однако по этому параметру он все еще уступает Сатурну , у которого 146 известных спутников. Все вновь обнаруженные тела имеют размер всего несколько километров и могут быть фрагментами более крупных спутников, которые разрушились во время столкновения. Девять из них ретроградные, что означает, что направление их вращения противоположно направлению вращения центральной планеты. Частица сверхвысокой энергии из ниоткуда В конце ноября 2023 года ученые зарегистрировали самую «энергичную» частицу космического излучения за последние десятилетия. Ей дали собственное название — Аматэрасу, в честь японской богини солнца. Художественная концепция атмосферного ливня, порожденного космической частицей чрезвычайно высокой энергии, который фиксируют детекторы обсерватории Telescope Array. Это в миллион раз превышает лучшие рукотворные достижения, полученные на Большом адронном коллайдере. Только фотон Oh-My-God, открытый в 1991 году, был более мощным. Прилет частицы был зафиксирован еще в мае 2021-го, но физическую интерпретацию этого уникального события ученые сделали только в 2023 году, причем решающую роль в этом сыграли специалисты из Института ядерных исследований РАН. Самое интересное в новой частице то, что она появилась, казалось бы, из ниоткуда.
За несколько минут до падения аэрокосмическое агентство NASA зафиксировало вхождение в атмосферу Земли крупного фрагмента космического мусора. Сейчас владелец дома считает, что его имущество было повреждено частью Международной космической станции. Специалисты из NASA уже изучают объект, но предупреждают, что вина может лежать не на них.
Первые в космосе
Чтобы найти созвездие Жирафа, заранее стоит посмотреть звездные карты. Двойные звезды близлежащей системы Альфа Центавра, видимые космическим телескопом НАСА «Хаббл». brings you the latest news, images and videos from America's space agency, pioneering the future in space exploration, scientific discovery and aeronautics research.
Такое случается раз в 80 лет: на Земле увидят взрыв «полыхающей звезды»
| Свежие новости астрономии 2024 с фото и видео | Российская спутниковая система навигации, предназначенная для оперативного навигационно-временного обеспечения неограниченного числа пользователей наземного, морского. |
| Спутники-истребители: для «звёздных войн» лучше всего подойдет группировка Илона Маска | Ближайшая к Солнцу звездная система Альфа Центавра состоит из трёх звёзд. |
| Свежие новости астрономии 2024 с фото и видео | Джеймс Уэбб обнаружил свидетельства образования экзоспутника в зарождающейся звездной системе. |
| «Пришелец из других звездных систем»: Сергей Язев о новостях астрономии | | Астрономы открыли одну из старейших звезд за пределами Млечного Пути. |
Наука и техника
‹ › 3D модель Солнечной системы с текущим и прогнозным расположением планет и некоторых других объектов. Самые актуальные новости про космос на сегодня: открытия новых звездных систем, разработки Роскосмоса и НАСА, приближения опасных астероидов и много другое. Двойные звезды близлежащей системы Альфа Центавра, видимые космическим телескопом НАСА «Хаббл». — Мы готовы хоть завтра подписать такой договор, но США и их союзники заявляют о планах, которые включают размещение ударных боевых систем в космическом пространстве.
Астрономические новости
Ведь, вроде бы, ситуация симметричная: в системе отсчета летавшего он был неподвижен, а планета с неподвижным близнецом полетала и вернулась, и это у них должно было натикать меньше времени. Парадокс близнецов очень важен, так как это самый наглядный способ увидеть, что релятивистский эффект замедления времени не просто математический артефакт специальной теории относительности или иллюзия, а вполне реальное физическое явление. Вот визуализация на диаграмме.
Эти пять систем отделены от потенциальных родительских галактик в некоторых случаях более чем на 300 000 световых лет, что затрудняет определение их происхождения.
Астрономы обнаружили новые системы после того, как исследовательская группа составила каталог близлежащих газовых облаков, предоставив список потенциальных мест расположения новых галактик. После публикации этого каталога несколько других исследовательских групп начали искать звезды, которые могут быть связаны с этими газовыми облаками.
Остатки достаточно близких к Земле сверхновых в Млечном Пути и его галактиках-спутниках играют важную роль в понимании механизмов эволюции таких объектов и природы самих вспышек, так как путем сравнения множества снимков, сделанные за относительно небольшие по сравнению с человеческой жизнью временные интервалы, можно отследить изменения, связанные с расширением, взаимодействием ударных волн с окружающим веществом, а также поведение компактного объекта, рождающегося при взрыве массивных звезд.
Большая заслуга в длительном мониторинге за такими туманностями принадлежит «Чандре», которая работает в космосе с 1999 года. Команда ученых, работающих с архивом данных телескопа, представила два новых таймлапса эволюции двух остатков сверхновых в Млечном Пути. На первой анимации показана Крабовидная туманность — она вспыхнула в 1054 году и находится на расстоянии 6,5 тысячи световых лет от Земли.
В ее центральной зоне находится быстровращающаяся нейтронная звезда-пульсар , которая инжектирует в окружающее вещество релятивистские потоки заряженных частиц, что приводит к возникновению ударной волны в виде внутренней кольцеобразной структуры.
Планета оказалась газовым гигантом, масса которого примерно в 65 раз превышает массу Земли и примерно в пять раз уступает массе Юпитера. Он вращается вокруг своих звезд на расстоянии около 0,79 астрономической единицы одна астрономическая единица - это среднее расстояние между Землей и Солнцем. Ей требуется около 215 дней, чтобы совершить оборот вокруг двух своих солнц.
Для сравнения, вышеуказанная планета TOI-1338b находится примерно в 0,46 астрономических единицы от своих звезд, и для обращения вокруг них ей требуется около 95 дней. Это позволило предположить, что ее масса не более чем в 22 раза превышает массу Земли.
Новости астрономии и космонавтики
brings you the latest news, images and videos from America's space agency, pioneering the future in space exploration, scientific discovery and aeronautics research. Ученые показали эволюцию звездного скопления Гиады. Свежие новости об аномальных явлениях: Новости космоса.
Астрономы открыли необычную планетную систему, напоминающую мир из «Звездных войн»
Большинство наших материалов доступно каждому пользователю, но пройдя лёгкую регистрацию, Вы получаете дополнительные возможности: Задавать вопросы и получать ответы на форуме. Общаться с зарегистрированными пользователями сайта "Пульсар" и, возможно, найти верного друга и собеседника, комментировать и оценивать статьи. Надеемся, Вам здесь понравится, и помните, друзья: Космос рядом. Чем американцы заменят самую мощную из них? Видео последнего пуска. Компания ULA в последний раз запустила ракету-носитель тяжёлого класса Delta IV Heavy, которая до 2018 года была мощнейшей ракетой среди находящихся в эксплуатации.
В каталоги она вошла под индексом SN 2007bi. Не исключено хотя пока и не доказано! Опубликованные тогда сценарии описывали эволюцию звезд с начальными массами от 130 до 250 солнечных. Масса звезды-предшественницы новооткрытой сверхновой лежала как раз в середине этого промежутка.
Звезды этой группы обычным образом но очень быстро сжигают водород и гелий. После сгорания углерода в их ядрах возникают гамма-кванты, которые при столкновениях превращаются в электронно-позитронные пары, а возможно, и в более тяжелые частицы и античастицы. Однако в этом случае пульсаций не возникает, и внешние слои звезды падают в ее центр. Эта имплозия еще больше разогревает недра звезды и запускает термоядерные реакции, в результате которых синтезируется ряд тяжелых элементов, в том числе и никель-56.
Давление в перегретом ядре катастрофически возрастает, ядро взрывается, не успев сколлапсировать в черную дыру. Поскольку вся звездная материя без остатка выбрасывается в пространство, такие сверхновые — один из главных источников элементов с большими атомными номерами. V745 Sco — это двойная звездная система, в которой красный гигант и белый карлик находятся на очень близких орбитах. Соседство это настолько близкое, что гравитационная сила карлика «вытягивает» вещество из гиганта, которое постепенно падает на поверхность малой звезды.
При накоплении достаточного количества звездного материала у белого карлика происходит термоядерный взрыв, вызывающий резкое увеличение светимости звездной системы — вспышку новой. На протяжении десятилетий астрономы знали о нерегулярных вспышках в этой системе, но лишь 6 февраля 2014 г. Благодаря двухнедельным наблюдениям была создана трехмерная компьютерная модель взрыва, которая объяснила наблюдаемые явления вверху. Двойную систему по экватору окружает большой холодный газопылевой диск, который образуется из материала, «вытянутого» белым карликом из красного гиганта.
Ударная волна взрыва новой врезалась в диск, вероятно, в областях северного и южного полюсов системы, как и выброшенный при взрыве материал. Взаимодействие с холодным диском заставило взрывную волну и звездное вещество замедлиться, что привело к образованию расширяющегося кольца горячего газа, излучающегося в рентгеновском диапазоне. Несмотря на выброс огромного количества энергии и вещества, равного одной десятой массы Земли, и повторяющиеся вспышки, на поверхности белого карлика вещество продолжает накапливаться, что может привести к термоядерному взрыву и уничтожению системы — вспышке сверхновой типа Ia. Weiss Взрывы сверхмассивных звезд принято называть гиперновыми.
Строго говоря, этот термин не относится к финальной стадии жизни звезд с начальной массой более 250—260 солнечных масс, которые изобиловали в ранней Вселенной. В их центральных зонах порождаются гамма-кванты, энергии которых достаточны для возбуждения и последующего распада атомных ядер этот процесс называется фотодезинтеграцией. Такие звезды не взрываются, а просто исчезают, давая начало черным дырам. Гиперновые — «дети» звезд-тяжеловесов Сверхновую аномально высокой мощности, выбросившую в пространство огромное количество кремния и радиоактивного никеля-56, зарегистрировали в апреле 2007 г.
Звезде был присвоен индекс SN 2007bi. Возможно, это было первое наблюдение сверхновой с парной нестабильностью. Звезды этой группы очень быстро сжигают водород и гелий. Этот направленный внутрь взрыв еще больше разогревает недра звезды, запуская термоядерные реакции, в результате которых синтезируется ряд тяжелых элементов, включая никель-56.
Давление в перегретом ядре катастрофически возрастает, и ядро взрывается, не успев сколлапсировать в черную дыру. Сначала посмотрим на системы, состоящие из нормальных звезд главной последовательности, обращающихся вокруг общего центра инерции. Каждая звезда окружена областью пространства, где господствует ее собственное притяжение. Если такие области пересечь плоскостью, в которой движутся оба светила, получатся две вытянутые в линию петли с общей точкой на отрезке, соединяющем звездные центры для наглядности придется остановить время, поскольку вся фигура вращается.
В этой точке каждая из звезд тянет в свою сторону с одинаковой силой. Эту точку называют первой точкой Лагранжа. В 1772 г. Жан-Батист Лагранж описал пять точек, которые сейчас носят его имя, однако первые три еще в 1765 г.
Пространственные пузыри, о которых идет речь, именуют полостями Роша. Космические частицы внутри полости Роша вращаются лишь вокруг той звезды, которую эта полость охватывает. Однако вещество может перетекать сквозь горловину, соединяющую полости, т. Материя, которая находится вне полостей, может стабильно обращаться вокруг звездной пары в целом, но ее траектории не ограничиваются путями, охватывающими одну-единственную звезду.
Z Жирафа — двойная звездная система недалеко от границы созвездия Большой Медведицы, ее можно легко наблюдать в Северном полушарии. В систему входит белый карлик, могучее притяжение которого «вытягивает» вещество из более спокойной «звезды-компаньона», образующее вокруг белого карлика вращающийся газопылевой диск внизу. Термоядерные процессы, происходящие в аккреционном диске, временами могут терять стабильность, приобретая взрывной характер. Z Жирафа периодически в среднем каждые 20 дней вспыхивает небольшими вспышками — она стала первой известной звездой в подклассе «карликовых новых».
Однако обнаруженная ультафиолетовым детектором оболочка из ионизированного газа вверху , масса которого слишком велика для такой звезды, служит свидетельством давней мощной вспышки, соответствующей «классической новой». Более тяжелая звезда первой сжигает в ядре водород, теряет стабильность и становится красным гигантом. Поэтому она способна не только заполнить собственную полость Роша, но и выйти за ее границу. При этом тяготение центра звезды не может удержать частицы раздувшейся оболочки, и звезда теряет вещество, часть которого попадает в гравитационный плен к ее «компаньонке».
Из-за «похудания» звезды-донора ее полость Роша стягивается, а скорость утечки вещества растет. Даже при уравнивании звездных масс утечка лишь замедляется, но не прекращается вовсе. На начало XIX в. В последующие годы ее свет постепенно тускнел, а в прошлом веке она стала невидимой для невооруженного глаза.
Большая из двух звезд в системе Эта Киля — это огромная и нестабильная звезда, которая приближается к концу своей жизни. Такие мощные всплески светимости, подобные той, что наблюдали астрономы XIX в. Огромные облака материи, выброшенные во время взрыва полтора столетия назад, сегодня известны как туманность Гомункул. Менее массивная звезда захватывает материю «соседки» и увеличивает свой угловой момент.
Чтобы сохранить суммарный момент инерции бинарной системы, звезды сближаются. Позже, когда первая звезда становится легче «компаньонки», они начинают расходиться — опять же в силу сохранения общего углового момента. Если вторая звезда успевает выйти за границы своей полости Роша, она тоже оказывается обреченной на потерю плазмы. Эти превращения чреваты различными исходами.
Часть выброшенной материи выходит на орбиты, целиком окружающие звездную пару. В особых обстоятельствах звездная пара может утонуть в шарообразном газовом облаке, порожденном ушедшей в пространство плазмой. Возможны и более экзотические сценарии такие как столкновение и слияние звезд или же съедание соседки более крупной звездой , но в такие дебри мы не станем заглядывать. До сих пор речь шла о нормальных звездных парах, но это не обязательно.
Для запуска аккреции достаточно, чтобы лишь один из партнеров обладал газовой оболочкой, способной раздуться и уйти сквозь горловину полости Роша. Поэтому аккреция возникает и в бинарных системах, объединяющих обычную звезду с компактным телом из вырожденной материи белым карликом либо нейтронной звездой или даже с черной дырой. Кстати, аккреционные диски впервые обнаружили при наблюдении белых карликов, имеющих в компаньонах обычные звезды. Такие процессы нередко приводят к очень экзотическим исходам: например, рождению рентгеновского пульсара при аккреции на сильно намагниченную нейтронную звезду.
Однако нас интересуют только различные сценарии рождения новых звезд. Они практически всегда реализуются при аккреции вещества водородной оболочки звезды-донора на белый карлик. Это тесные бинарные системы, состоящие из не утратившей активности звезды и белого карлика. Они проявляют себя нестабильным излучением — отсюда и название.
Аккреционный диск всегда нагревается внутренним трением и охлаждается собственным излучением. При сбалансированности этих процессов он находится в тепловом равновесии, при нарушении которого в диске могут возникнуть волны тепловой нестабильности, резко увеличивающие генерацию фотонов. Светимость диска за несколько месяцев может вырасти на один-три порядка, составив от одной до десяти светимостей Солнца. Эти «внутридисковые» катаклизмы называются карликовыми новыми.
Первая карликовая новая была замечена в созвездии Близнецов еще в 1855 г. Остатки сверхновых испускают излучение в миллиард раз более сильное, чем видимый свет. Изучение их изображений в различных диапазонах приближает астрономов к пониманию источника космических лучей. В композитном изображении вверху остатка сверхновой Кассиопеи A объединены данные по всему электромагнитному спектру: гамма-лучи пурпурный цвет , рентгеновское излучение синий и зеленый , видимый свет желтый , инфракрасное излучение красный и радиоизлучение оранжевый.
Карты радиоактивного излучения элементов, составляющих раздробленные остатки звезды, как сверхновая, дают нам новые свидетельства того, почему взорвались Кассиопея А и другие массивные звезды. Радиоактивный материал, такой как титан-44, светится в рентгеновских лучах постоянно, тогда как железо и другие элементы светятся только после нагрева ударными волнами, порождаемыми взрывом. Krause et al.
По достижении температуры 600—800 млн К углерод начинает гореть с образованием неона и магния, а спустя еще 600 лет при температуре 2,3 млрд К начинается горение кислорода. Оно запускает цепочки ядерных превращений, которые приводят к синтезу различных изотопов кремния, серы, фосфора, аргона, калия, кальция и скандия. За сутки до кончины звезды ее ядро нагревается до 3,3 млрд К. При этой температуре кванты гамма-излучения разбивают ядра изотопа кремния-28 на ядра магния-24 и альфа-частицы, которые поглощаются другими ядрами с образованием все более тяжелых элементов. Все это завершается образованием железа-56, рекордсмена по стабильности среди всех атомных ядер.
Последние поглощаются другими ядрами, образуя все более тяжелые элементы. Поскольку далее термоядерный синтез не идет, железное ядро сжимается и нагревается. В результате возрастает кинетическая энергия атомов железа, и они претерпевают хаотические превращения. Некоторые из них распадаются, а некоторые, напротив, вступают в реакции слияния и порождают более тяжелые элементы, такие как платина и золото. Поскольку эти реакции идут за счет накопленной тепловой энергии, температура звездного ядра уменьшается, давление его вещества падает, и ядро вновь начинает сжиматься. Этот процесс ускоряется, если в окрестностях ядра продолжаются процессы термоядерного синтеза, которые порождают новые и новые ядра железа. Затем наступает финальный катаклизм. Электроны прижимаются к ядрам и сливаются с протонами, превращаясь в нейтроны и нейтрино.
Нейтроны остаются на месте, а нейтрино вылетают в пространство. В результате сердцевина звезды охлаждается, давление ее вещества вновь падает, а темп сжатия увеличивается. Этот процесс имплозии начинается и завершается за считанные секунды, поэтому внешние слои звезды не успевают ничего почувствовать. Наружный наблюдатель в течение еще нескольких часов не заметит ни малейших перемен. Американский астрофизик индийского происхождения С. Чандрасекар, будущий нобелевский лауреат, в 1930-х гг. Масса, которая получила название «предел Чандрасекара», составляет около 1,4 массы Солнца. На этой стадии возможны два сценария.
Полагают, что звезды с массой от 30 до 100 солнечных масс коллапсируют полностью и дают начало черным дырам. У звезд в диапазоне 12—30 по другим модельным симуляциям 12—20 солнечных масс образуются ядра из нейтронной материи, плотность которой в 100 триллионов раз превышает плотность воды. Внешние слои звезды обрушиваются на ядро и «отскакивают» от него со скоростью в десятки тысяч километров в секунду. Поскольку эта скорость значительно превышает скорость звука в звездном веществе, образуется ударная волна, буквально разрывающая звезду изнутри. По всей вероятности, ей «помогают» тепловые нейтрино, приходящие из «вскипающего» нейтронного ядра, нагретого как минимум до 150 млрд К это самая высокая температура, возможная в нынешней Вселенной. От звезды остается деформированный нейтронный шар радиусом около десяти километров, окруженный облаком сверхгорячей плазмы. Это и есть нейтронная звезда. Эта серия картинок иллюстрирует упрощенную картину финальной стадии эволюции массивной звезды, которая заканчивает свою жизнь гравитационным коллапсом.
В центре звезды формируется железное ядро, окруженное никелево-кремниевым слоем а. Когда масса ядра достигает предела Чандрасекара, ядро сжимается с дозвуковой скоростью, в то время как окружающий слой коллапсирует со скоростью, превышающей скорость звука б. В результате ядро превращается в сгусток вырожденной нейтронной материи, порождая сверхмощное нейтринное излучение в. Падающее на ядро вещество окружающего слоя отражается, образуя ударную волну, двигающуюся к поверхности звезды г. Ударная волна подпитывается энергией от нейтринных потоков и доходит до звездной оболочки д. Звезда взрывается, разбрасывая вещество в окружающем пространстве и оставляя после себя нейтронную звезду е. Однако подобные симуляции выполняются лишь при значительном упрощении базовых моделей и при этом требуют месяцев работы суперкомпьютеров. Чтобы сделать их более реалистичными, необходимы компьютеры, на два порядка более мощные, но появятся они не раньше, чем через десять лет.
Как ни парадоксально, но надежней всего моделируется гравитационный коллапс самых массивных звезд с начальной массой более 100 солнечных. В их недрах уже на стадии синтеза кислорода появляются жесткие гамма-кванты, которые при взаимных столкновениях превращаются в электронно-позитронные пары. Поскольку часть гамма-квантов при этом теряется, происходит падение лучевого давления, которое противодействовало гравитационному сжатию звезды и удерживало ее в состоянии гидростатического равновесия. Далее все зависит от начальной массы. Если она не превышала 130—140 солнечных, то в недрах звезды возникают пульсации, способные инициировать быстрый выброс части вещества внешних оболочек, однако недостаточно сильные, чтобы полностью разрушить ее изнутри. Эти пульсации быстро гасятся, и звезда возобновляет коллапс, приводящий к образованию железного ядра. Каждые две секунды во Вселенной взрывается сверхновая. Но некоторые чрезвычайно массивные звезды не могут взорваться как сверхновая: взрываясь, они заканчивают свою жизнь с образованием черной дыры.
На рисунке показаны последние этапы жизни такой сверхмассивной звезды. Пример — звезда N6946-BH1, которая была в 25 раз массивнее нашего Солнца. В 2009 г. В итоге исследователи пришли к выводу, что она должна стать черной дырой. Такая судьба ожидает во Вселенной многие слишком массивные звезды. Jeffries STScI Для самых «легких» гигантов — звезд с начальной массой 8—12 солнечной — модельные симуляции дают несколько иную картину. Они также порождают коллапсирующие железные ядра, но в этом случае на стадии термоядерного горения углерода ядро прекращает дальнейшее сжатие, так что кислород не поджигается. Когда углерод полностью выгорает, превратившись в неон и магний, кислородно-неоново-магниевое ядро сжимается до тех пор, пока сила тяготения не уравновешивается квантовым давлением вырожденного электронного газа.
Однако эта задержка недолговечна. Ядра неона и магния поглощают электроны и превращаются в изотопы элементов с меньшими номерами по таблице Менделеева. Плотность электронного газа падает, сердцевина звезды стягивается, и процесс все равно заканчивается коллапсом железного ядра. Взрывы сверхновых, разрушающие массивные звезды, обычно симметричны. Но остаток сверхновой W49B говорит о другом: материал вблизи полюсов звезды выбрасывался с гораздо большей скоростью, чем от экватора, о чем свидетельствует распределение различных элементов в звездной пыли. В большинстве случаев массивные звезды, которые коллапсируют в сверхновые, оставляют после себя плотное вращающееся ядро — нейтронную звезду. Но здесь тщательный поиск не выявил никаких доказательств ее наличия: возможно, в результате взрыва образовалась черная дыра. В таком случае это будет самая молодая черная дыра, образовавшаяся в галактике Млечный Путь, возрастом около тысячи лет.
На снимке объединены рентгеновские данные синим и зеленым цветом , радиоданные розовым и инфракрасные желтым. В каталоги она вошла под индексом SN 2007bi. Не исключено хотя пока и не доказано! Опубликованные тогда сценарии описывали эволюцию звезд с начальными массами от 130 до 250 солнечных. Масса звезды-предшественницы новооткрытой сверхновой лежала как раз в середине этого промежутка. Звезды этой группы обычным образом но очень быстро сжигают водород и гелий. После сгорания углерода в их ядрах возникают гамма-кванты, которые при столкновениях превращаются в электронно-позитронные пары, а возможно, и в более тяжелые частицы и античастицы. Однако в этом случае пульсаций не возникает, и внешние слои звезды падают в ее центр.
Эта имплозия еще больше разогревает недра звезды и запускает термоядерные реакции, в результате которых синтезируется ряд тяжелых элементов, в том числе и никель-56. Давление в перегретом ядре катастрофически возрастает, ядро взрывается, не успев сколлапсировать в черную дыру. Поскольку вся звездная материя без остатка выбрасывается в пространство, такие сверхновые — один из главных источников элементов с большими атомными номерами. V745 Sco — это двойная звездная система, в которой красный гигант и белый карлик находятся на очень близких орбитах. Соседство это настолько близкое, что гравитационная сила карлика «вытягивает» вещество из гиганта, которое постепенно падает на поверхность малой звезды. При накоплении достаточного количества звездного материала у белого карлика происходит термоядерный взрыв, вызывающий резкое увеличение светимости звездной системы — вспышку новой. На протяжении десятилетий астрономы знали о нерегулярных вспышках в этой системе, но лишь 6 февраля 2014 г. Благодаря двухнедельным наблюдениям была создана трехмерная компьютерная модель взрыва, которая объяснила наблюдаемые явления вверху.
Двойную систему по экватору окружает большой холодный газопылевой диск, который образуется из материала, «вытянутого» белым карликом из красного гиганта. Ударная волна взрыва новой врезалась в диск, вероятно, в областях северного и южного полюсов системы, как и выброшенный при взрыве материал. Взаимодействие с холодным диском заставило взрывную волну и звездное вещество замедлиться, что привело к образованию расширяющегося кольца горячего газа, излучающегося в рентгеновском диапазоне. Несмотря на выброс огромного количества энергии и вещества, равного одной десятой массы Земли, и повторяющиеся вспышки, на поверхности белого карлика вещество продолжает накапливаться, что может привести к термоядерному взрыву и уничтожению системы — вспышке сверхновой типа Ia. Weiss Взрывы сверхмассивных звезд принято называть гиперновыми. Строго говоря, этот термин не относится к финальной стадии жизни звезд с начальной массой более 250—260 солнечных масс, которые изобиловали в ранней Вселенной.
Фото: P. Weber et al. Наблюдения за тремя двойными дисковыми звездными системами: AS 205, SR 24 и FU Orionis Было высказано предположение, что гравитационное взаимодействие с проходящей звездой или ударные волны сверхновой могли, собственно, вызвать коллапс ядра, который привел к появлению нашего Солнца, которое образовалось из той же туманности, что и несколько его «братьев и сестер», которые затем были рассеяны по всему Млечному Пути. Чтобы исследовать эту возможность, международная группа астрономов наблюдала за тремя взаимодействующими звездными системами с протопланетными дисками с помощью Очень Большого Телескопа ESO VLT.
Усложняло картину, что в каждой звездной системе было по две юные звезды.