J. Sheridan, commander of the Babylon 5 station (j_sheridan) wrote,
J. Sheridan, commander of the Babylon 5 station
j_sheridan

Новые и сверхновые


Наткнулся сегодня на статью о новых и сверхновых звездах. Написано просто и понятно, советую почитать хотябы в общеобразовательных целях.


Вступление
Существует несколько сценариев эволюции звезды. При массе от 20 до 100 солнечных происходит полный коллапс – образуется черная дыра, а у звезд с массой 10–20 солнечных – несжимаемые нейтронные ядра. Плотность вещества в таком ядре в 100 трлн. раз выше плотности воды. Внешние слои падают на ядро, возникает ударная волна и происходит взрыв.


Есть 2 типа сверхновых: тип I и тип II. В свою очередь, тип I делится на 3 подтипа: IA, IB, IC. Основное различие - светимость.


Кривые светимости

Тип IA
Сверхновые типа IA – это звезды, потерявшие способность сжигать ядерное топливо, – белые карлики с массой около солнечной. Для того чтобы стать сверхновой, им необходим партнер, который мог бы довести массу карлика до критического значения


Эволюция сверхновой типа IA

Чем тяжелее звезда, тем сильнее она может разогреть свою центральную зону. Звезды с массой не более восьми солнечных способны накалиться лишь до температуры, достаточной для образования углерода и кислорода. Затем звезда прекращает термоядерный синтез и сбрасывает внешние слои, содержащие более легкие элементы – водород и гелий. Остается остывающее кислородно-водородное ядро, по массе примерно равное Солнцу, но в сто раз меньшее по диаметру. Это и есть белый карлик.
Судьба одиночного белого карлика – медленное умирание. А вот при наличии обычной звезды-компаньона с сильно раздутой атмосферой карлик начинает увеличивать собственную массу, отсасывая своим тяготением ее вещество. Однако он способен сохранять устойчивость лишь в определенных границах. Вещество белого карлика – это атомные ядра, погруженные в газ, образованный обобществленными (как говорят физики, вырожденными) электронами. Давление этого газа противостоит силе тяготения лишь до тех пор, пока масса карлика остается меньше предела Чандрасекара (1,4 массы Солнца). По его достижении карлик сжимается, его недра быстро разогреваются, и там начинаются высокотемпературные термоядерные реакции, приводящие к образованию железа и его соседей. Поскольку радиус карлика очень невелик, процесс ядерного горения распространяется по направлению к его поверхности. Это не детонация, а именно сгорание, не сопровождающееся возникновением ударных волн (такой процесс называется дефлаграцией). Фронт дефлаграции порождает волны давления, направленные к поверхности звезды и буквально разрывающие ее изнутри. Звезда мгновенно превращается в расширяющееся облако плазмы, нагретое до миллиардов градусов.

Тип II
Предшественники сверхновых типа II – молодые звезды с массой более десяти солнечных, преимущественно обитающие в рукавах спиральных галактик. Они живут всего несколько миллионов лет, после чего у них образуется железное ядро, которое, как луковица чешуей, покрыто слоями кремния и других легких элементов и заключено в водородную оболочку


Эволюция звезд

Если в окрестностях ядра продолжаются процессы термоядерного синтеза, его масса растет и достигает предела Чандрасекара. Поскольку железо не способно к термоядерному горению, ядро звезды под давлением вышележащих слоев сжимается со скоростью, составляющей до 20% световой. Электроны прижимаются к ядрам атомов железа и, образно говоря, сливаются с протонами, превращаясь в нейтроны и нейтрино. Нейтрино покидают звезду, унося с собой энергию и охлаждая сердцевину звезды, давление ее вещества падает, отчего темп сжатия только возрастает. Это происходит за считаные секунды, поэтому внешние слои звезды не успевают ничего почувствовать.


"Догоревшая" звезда, предшественник сверхновой II типа

На этой стадии возможны два сценария. Звезды с массой от 20 до 100 солнечных масс коллапсируют полностью и дают начало черным дырам (порой даже без вспышки, то есть без рождения сверхновой). У звезд в диапазоне 10–20 солнечных масс образуются несжимаемые ядра из нейтронной материи, плотность которой в 100 трлн. раз превышает плотность воды. Внешние слои звезды под действием тяготения 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. Это уже настоящий взрыв – не дефлаграция, а детонация. По всей вероятности, ему помогают так называемые тепловые нейтрино, приходящие из нейтронного ядра, нагретого до сотен миллиардов градусов (их не следует путать с нейтрино первой волны, появившимися на свет в процессе нейтронизации ядра). Согласно модельным вычислениям, они уносят порядка 1046 джоулей энергии. Плотность вещества звезды столь высока, что даже всепроникающие нейтрино частично (примерно 1%) поглощаются и нагревают внешние слои, увеличивая силу взрыва. От звезды остается деформированный нейтронный шар радиусом в несколько километров, окруженный разлетающимся облаком светящейся плазмы.


Взрыв сверхновой II типа

Типы IB и IC
А откуда берутся SN Ib и Iс? Все довольно просто. Фактически это те же сверхновые второго типа, только бедные водородом (сверхновым Ic не хватает еще и гелия). Принято считать, что они лишились внешних слоев еще до взрыва, что и объясняет эти аномалии. Так что сверхновые Ib и Iс похожи на сверхновые Ia лишь по некоторым спектральным характеристкам, а не по физической природе. Анализ свечения сверхновых типа II также позволяет подразделить их на группы, но это уже тонкости.

Сверхновая SN 1987A
Но как всегда не все однообразно в космосе. Вот для примера взрыв сверхновой SN 1987A. Ее предком был голубой сверхгигант, масса которого в 15 раз превышала солнечную. Сверхновая оставила после угасания не совсем обычную картину. Невидимая нейтронная звезда или черная дыра в центре окружена «ожерельем» из областей ярко светящегося газа.


Остаток SN 1987A



"Ролик" из снимков сверхновой. Хаббл.



Одна из теорий, объясняющих подобную конфигурацию



Источник: www.popmech.ru
Tags: Картинки, Космос, Перепечатки
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 2 comments