Знание-сила, 2009 № 02 (980)

Лишь с помощью современных компьютеров можно моделировать эти катастрофы — одни из самых жутких событий в истории мироздания после Большого взрыва. Они исстари привлекали внимание летописцев, оставивших нам известия то о сверхновой 1054 года, вспыхнувшей в Крабовидной туманности, то о звезде, просиявшей незадолго до Рождества Христова, как подтверждает сообщение китайского хрониста. Впрочем, в большинстве случаев мы не замечаем этих событий, потому что взорвавшиеся звезды находятся очень далеко от Земли, и облака газа и пыли заслоняют их от наших взглядов. В последний раз люди непосредственно наблюдали за взрывами сверхновых еще до изобретения телескопа, в 1572 и 1604 годах.

Когда же астрономы, вооружаясь все более мощными телескопами, по вели наблюдение за звездным небом, светила ночного свода словно бы перестали взрываться. Конечно, затишье в хаосе звезд обманчиво. В большинстве своем звезды, а значит, и сверхновые звезды, располагаются в спиральных рукавах Галактики. Громадные облака газа и пыли мешают нам вести наблюдение за происходящим в этих «звездных закоулках». Однако у астрономов все же есть достаточно фактов, чтобы выстраивать на них строгие научные теории. Как-никак, в нашем распоряжении имеются сведения о примерно двух сотнях остатков взорвавшихся звезд, обнаруженных в нашей Галактике. Кроме того, телескопы давно уже позволяют изучать жизнь других галактик. В общей сложности астрономы наблюдали уже около двух тысяч взрывов сверхновых, в том числе в 1987 году почти по соседству с Млечным Путем — в Большом Магеллановом облаке. Это позволило достаточно полно описать подобные события.

Типы сверхновых звезд

Сверхновые нельзя «мерить одним аршином». Ученые различают сейчас несколько их типов, основывая свою классификацию на особенностях их спектра. За этой несхожестью спектров кроются фундаментальные различия. Все дело в том, что существуют два разных физических процесса, которые могут привести к взрыву звезды. Чаще всего сверхновые образуются при коллапсе гигантских звезд.

В то же время многие из самых ярких сверхновых порождены термоядерными взрывами белых карликов — реликтов отгоревших звезд размером с наше Солнце. Речь идет о карликах в системе двойных звезд. Они постоянно пожирают находящуюся рядом звезду, пока их масса не достигает магического предела — 1,4 солнечной массы. Тогда карликовая звезда «обрушивается как карточный домик», вспыхивая сверхновой.

В компьютерной модели, созданной учеными Чикагского университета, показаны первые две секунды это го процесса. Разогретый до десяти миллиардов градусов пепел, образовавшийся в недрах звезды в результате термоядерной реакции, поднимается к ее поверхности и обволакивает звезду — раздается взрыв. Остатки звезды уносятся в космическую даль со скоростью свыше 10 тысяч километров в секунду.

Свидетелем подобного события — взрыва состарившейся звезды — стал и Тихо Браге. Фигура, явленная ему в «театре небес», была белым карликом. Рядом с ней располагалась вполне обычная звезда, которую постепенно поглощал карлик, пока, «пресытившись», — достигнув предельной массы, — не взорвался. Кстати, в 2004 году астрономы Барселонского университета обнаружили ту самую жертву — соседку сверхновой.

Остатки взорвавшейся звезды уносятся в космическую даль

Время коллапса

Итак, взрыву сверхновой часто предшествует коллапс выгоревшего ядра какой-либо массивной звезды. Все звезды вырабатывают свою энергию за счет термоядерного синтеза — слияния легких элементов и образования более тяжелых. Вначале протекает процесс слияния атомов водорода — недра звезды наполняются гелием. Со временем температура и давление в центре звезды заметно возрастают. Когда, наконец, «загорается» углерод, температура в недрах звезды достигает уже миллиарда градусов.

Компьютерная модель взрыва сверхновой звезды.

_{Верхний ряд (слева направо): через 4,05 секунды; через 51,39 секунды; через 299,1 секунды.}

_{Нижний ряд (слева направо): через 25,2 минуты; через 2,97 часа; через 5,6 часов}

Тем временем, по мере того, как продолжаются термоядерные процессы, возникает все больше нейтрино. Эти «призрачные частицы», беспрепятственно проникающие, к примеру, сквозь толщу Земли, отводят от звезды избыточную энергию. Они практически не взаимодействуют с веществом. Словно призраки или тени, они мчатся почти со скоростью света сквозь космическую даль, не встречая нигде преграды, в то время как кванты излучения с трудом, после многочисленных столкновений с частицами вещества, в течение многих тысяч лет пробиваются на поверхность звезды.