Наднові на небі. Наднова зірка – смерть чи початок нового життя? Урка-процес або хто краде енергію

Спалах надновий - явище воістину космічного масштабу. Фактично, це вибух колосальної потужності, у результаті якого зірка або взагалі перестає існувати, або перетворюється на якісно нову форму - як нейтронної зірки чи чорної дірки. При цьому зовнішні шари зірки виявляються викинутими у простір. Розлітаючись з великою швидкістю, вони породжують красиві туманності, що світяться.

(Всього 11 фото)

1. Туманність Сімеїз 147 (вона ж Sh 2-240) - величезний залишок від вибуху наднової, що знаходиться на межі сузір'їв Тельця та Возничого. Туманність була відкрита у 1952 році радянськими астрономами Г. А. Шайном та В. Є. Газою на Сімеїзській обсерваторії в Криму. Вибух стався близько 40000 років тому, за цей час речовина, що розлітається, зайняла ділянку неба в 36 разів більше площі повного Місяця! Реальні розміри туманності становлять вражаючі 160 світлових років, а відстань до неї оцінюється в 3000 св. років. Відмінною особливістю об'єкта є довгі вигнуті газові волокна, що дали туманності назву Спагетті.

2. Крабовидна туманність (або М1 за каталогом Ш. Месьє) – один із найвідоміших космічних об'єктів. Справа тут не в її яскравості чи особливій красі, а в тій ролі, яку крабоподібна туманність зіграла в історії науки. Туманність є залишок від спалаху наднової зірки, що сталася в 1054 році. Згадки про появу тут дуже яскравої зірки збереглися в китайських хроніках. М1 знаходиться у сузір'ї Тельця, поруч із зіркою ζ; у темні прозорі ночі її можна побачити за допомогою бінокля.

3. Знаменитий об'єкт Кассіопея А, найяскравіший джерело радіовипромінювання на небі. Це залишок наднової, яка спалахнула близько 1667 року в сузір'ї Кассіопеї. Дивно, але жодних згадок про яскраву зірку в анналах другої половини XVII століття ми не знаходимо. Ймовірно, в оптичному діапазоні її випромінювання було дуже ослаблене міжзоряним пилом. В результаті останньої наднової, що спостерігалася, в нашій галактиці залишається, як і раніше, наднова Кеплера.

4. Крабовидна туманність здобула популярність у 1758 році, коли астрономи очікували повернення комети Галлея. Шарль Мессье, відомий «ловець комет» на той час, шукав хвостату гостю серед рогів Тельця, де було передбачено. Але замість неї астроном виявив витягнуту туманність, яка збентежила його настільки, що він прийняв її за комету. Надалі, щоб уникнути плутанини, Месьє вирішив скласти каталог усіх туманних об'єктів на небі. Крабовидна туманність увійшла до каталогу під номером 1. Цей знімок крабоподібної туманності отримано телескопом «Хаббл». На ньому видно багато деталей: газові волокна, вузли, конденсації. Сьогодні туманність розширюється зі швидкістю близько 1500 км/с, зміна її розмірів помітна на фотографіях, зроблених з інтервалом лише кілька років. Загальні розміри крабовидної туманності перевищують 5 світлових років.

5. Крабовидна туманність в оптиці, теплових та рентгенівських променях. У центрі туманності знаходиться пульсар - надщільна нейтронна зірка, що випромінює радіохвилі і генерує рентгенівські промені в навколишній речовині (рентгенівське випромінювання показано блакитним). Спостереження Крабовидної туманності на різних довжинах хвиль дали астрономам фундаментальну інформацію про нейтронні зірки, пульсари та наднові. Це зображення – комбінація трьох знімків, отриманих космічними телескопами «Чандра», «Хаббл» та «Спітцер»

6. Останній зі спалахів наднових, що спостерігалися неозброєним оком, стався в 1987 році в сусідній галактиці, Великій Магеллановій Хмарі. Блиск наднової 1987 досяг 3 величини, що чимало з урахуванням колосальної відстані до неї (порядку 160000 св. років); прабатьком наднової була зірка блакитний гіпергігант. Після вибуху на місці зірки залишилася туманність, що розширюється, і загадкові кільця у вигляді цифри 8. Вчені припускають, що причиною їх появи може бути взаємодія зоряного вітру зірки-попередника з газом, викинутим під час вибуху

7. Залишок від наднової Тихо. Наднова спалахнула в 1572 в сузір'ї Кассіопеї. Яскраву зірку спостерігав данець Тихо Браге, найкращий астроном-спостерігач дотелескопічної епохи. Книга, написана Бразі слідами цієї події, мала колосальне світоглядне значення, адже на той час вважалося, що зірки незмінні. Вже в наш час астрономи довго полювали за цією туманністю за допомогою телескопів, і в 1952 виявили її радіовипромінювання. Перший знімок в оптиці було отримано лише у 1960-х роках.

8. Залишок наднової в сузір'ї вітрил. Велика частина найновіших у нашій Галактиці з'являється в площині Чумацького Шляху, тому що саме тут народжуються і проводять своє коротке життя масивні зірки. На цьому знімку розглянути волокнисті залишки наднової не так просто через розмаїття зірок і червоних водневих туманностей, але сферичну оболонку, що розлітається, все ж таки можна виявити по її зеленому світінню. Наднова в Вітрилах спалахнула приблизно 11-12 тисяч років тому. Під час спалаху зірка викинула у простір величезну масу речовини, проте повністю не зруйнувалася: на її місці залишився пульсар, нейтронна зірка, що випромінює радіохвилі.

9. Туманність Олівець (NGC 2736), частина оболонки наднової із сузір'я Парусів. Фактично, туманність є ударною хвилею, що розповсюджується в космосі зі швидкістю півмільйона кілометрів на годину (на знімку вона летить знизу вгору). Кілька тисяч років тому ця швидкість була ще вищою, проте тиск навколишнього міжзоряного газу, яким би нікчемним воно не було, сповільнило обновку наднової, що розлітається.

10. Туманність Медуза, ще один добре відомий залишок наднової, що знаходиться в сузір'ї Близнюків. Відстань до цієї туманності відома погано і становить, ймовірно, близько 5 тисяч світлових років. Дата вибуху також відома приблизно: 3 - 30 тисяч років тому. Яскрава зірка праворуч - цікава ця змінна Близнюків, яку можна спостерігати (і вивчати зміни її блиску) неозброєним оком.

11. NGC 6962 або Східна Вуаль крупним планом. Інша назва цього об'єкта – Туманність Мережа.

У нічному небі раптом спалахує сліпуче яскрава зірка — її не було лише кілька годин тому, але зараз вона горить як маяк.

Ця яскрава зірка насправді не зовсім зірка. Яскрава точка світла - це вибух зірки, яка досягла кінця свого життя, і стала відома як наднова.

Наднові можуть короткочасно затьмарювати цілі галактики та випромінювати більше енергії, ніж наше виробить за все своє життя. Вони також є основним джерелом важких елементів у Всесвіті. Згідно з НАСА, наднові є «найбільшим вибухом, який може статися в космосі».

Історія спостережень наднових

Різні цивілізації описували наднові ще задовго до того, як було винайдено телескоп. Найраніша зареєстрована наднова - RCW 86. Китайські астрономи спостерігали її в 185 році нашої ери. Їхні записи показують, що ця «нова зірка» залишалася на небі протягом восьми місяців.

До початку 17 століття, перш ніж стали доступні телескопи, за даними Британської енциклопедії було зареєстровано сім наднових зірок.

Те, що у нас відомо сьогодні як крабоподібна туманність, є залишком найвідомішої з цих наднових. Китайські та корейські астрономи зафіксували у своїх записах цей зірковий вибух у 1054 році. Південно-західні індіанці, можливо, теж його бачили (згідно з наскальними малюнками, які виявлені в Аризоні та Нью-Мексико). Наднова, що утворила крабовидну туманність, була настільки яскравою, що астрономи могли бачити її навіть вдень.

Інші наднові, які були виявлені до того, як було винайдено телескоп, відбулися в 393, 1006, 1181, 1572 (вивчені знаменитим астрономом) і в 1604 роках. Браге писав про свої спостереження за "новою зіркою" у своїй книзі "De Stella Nova», що породило назву «нова». Нова відрізняється від наднової. Обидва раптові спалахи яскравості, коли гарячі гази вириваються назовні, але для наднової зірки цей вибух є катастрофічним і означає кінець життя зірки.

Термін «наднові» не використовувався до 1930-х років. Першим його використовували Уолтер Бааде та Фріц Цвіккі з Обсерваторії Маунт-Вільсон, у зв'язку з вибухоподібною подією, яку вони спостерігали, названою S Andromedae (також відомою як SN 1885A). Ця подія сталася в галактиці Андромеда. Вони висловили припущення, що наднові виникають, коли звичайні зірки стикаються з нейтронними.

Достовірно встановлено, що смерть зірки залежить від її маси. Наше Сонце, наприклад, не має достатньої маси, щоб вибухнути як наднова (хоча новини для Землі є і не дуже хороші, бо як тільки Сонце витратить своє термоядерне паливо, можливо, через пару мільярдів років, воно набухне до стану червоного гіганта, який , ймовірно, випарує наш світ, перш ніж поступово охолоне і стане білим карликом). Але за потрібної кількості маси зірка може згоріти у вогненному вибуху.

Зірка може стати надновою в одному з двох випадків:

• Наднова зірка типу I: зірка забирає речовину у свого сусіда, доки не почнеться вибухова ядерна реакція.
• Типова наднова зірка: у зірки закінчується ядерне паливо і вона руйнується під власною гравітацією.

Наднові типу II

Давайте спочатку розглянемо найбільш захоплюючий тип наднової - II. Для того, щоб зірка вибухнула як наднова II типу, вона повинна бути в кілька разів масивнішою, ніж Сонце (оцінки говорять про маси від 8 до 15 сонячних). Подібно до Сонця, в ній горітиме водень, а потім гелій. У неї також буде достатньо маси та тиску, щоб синтезувати вуглець. Ось що буде далі:

• Поступово більш важкі елементи з'являються в центрі, і він стане шаруватим, як цибуля, при цьому легше елементи будуть розташовані по масі в порядку зменшення до зовнішньої сторони зірки.
• Коли ядро ​​зірки перевершить деяку масу (межа Чандрасекара), зірка вибухає (з цієї причини ці наднові також відомі як наднові ядра).
• Ядро нагрівається і стає щільнішим.
• Зрештою матерія відскакує від ядра, витісняючи зірковий матеріал у космос, утворюючи наднову.

На місці вибуху залишається надщільний об'єкт, званий нейтронною зіркою, розміром з місто, яке може містити масу Сонця в невеликому просторі.

Існують підкатегорії наднових типу II, класифіковані за їх кривими блиску. Світло наднових типу II-L неухильно знижується після вибуху, у той час як світло типу II-P залишається стійким на деякий час, перш ніж зменшитися. Обидва типи мають лінію водню в спектрах.

Астрономи вважають, що зірки, набагато масивніші, ніж Сонце (близько 20-30 сонячних мас), не можуть вибухнути як наднова. Натомість вони руйнуються, утворюючи чорні дірки.

Наднові типу I

У наднових типу I відсутня лінія водню у тому спектрах.

Вважається, що наднові типу Ia походять від білих карликових зірок у тісній двійковій системі. Коли газ від сусідньої зірки накопичується на білому карлику, той поступово стискається і, зрештою, відбувається швидка ядерна реакція всередині, що зрештою призводить до катастрофічного спалаху наднового.

Астрономи використовують наднові типу Ia для вимірювання відстаней, тому що, як вважається, вони палають з однаковою яскравістю на піках.

Наднові типу Ib і Ic також зазнають краху ядра, як і наднові типу II, але втрачають у своїй більшу частину своїх зовнішніх оболонок з водню.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

29 серпня 1975 року в небі з'явилася наднова зірка у сузір'ї Лебедя. Блиск світил, подібних до неї, при спалаху збільшується на десятки зоряних величин протягом декількох діб. Наднова зірка можна порівняти за яскравістю з усією галактикою, в якій вона спалахнула, і навіть може перевершувати її. Ми зробили добірку найвідоміших наднових зірок.

"Крабоподібна туманність". По суті це не зірка, а залишок від неї. Вона знаходиться у сузір'ї Тельця. Крабовидна туманність залишилася після вибуху наднової під назвою SN 1054, що стався 1054 року. Спалах було видно протягом 23 днів неозброєним оком навіть у денний час. І це при тому, що вона розташована на відстані близько 6500 світлових років (2 кПК) від Землі.

Наразі туманність розширюється зі швидкістю близько 1500 кілометрів на секунду. Крабовидна туманність отримала свою назву від малюнка астронома Вільяма Парсонса, який використовував 36-дюймовий телескоп у 1844 р. У цьому начерку туманність дуже нагадувала краба.

SN 1572 (Наднова Тихо Браге). Вона спалахнула у сузір'ї Кассіопеї у 1572 році. Свої спостереження від побаченої зірки описав Тихо Браге.

Якось увечері, коли я, як завжди, оглядав небосхил, вигляд якого мені так добре знайомий, я, на неймовірне моє здивування, побачив біля зеніту в Кассіопеї яскраву зірку незвичайної величини. Вражений відкриттям, я не знав, чи вірити на власні очі. По блиску її можна було порівняти тільки з Венерою, коли ця остання знаходиться на найближчій відстані від Землі. Люди, обдаровані добрим зором, могли розрізнити цю зірку при ясному небі вдень, навіть опівдні. Вночі при хмарному небі, коли інші зірки ховалися, нова зірка залишалася видимою крізь густі хмари.

SN 1604 або Наднова Кеплера. Вона спалахнула восени 1604 року у сузір'ї Зміїносця. А розташоване це світло приблизно в 20,000 світлових років від Сонячної системи. Незважаючи на це, після спалаху її було видно на небі близько року.

SN 1987A спалахнула у Великій Магеллановій Хмарі, карликовій галактиці-супутнику Чумацького Шляху. Світло від спалаху досягло Землі 23 лютого 1987 року. Неозброєним оком зірку можна було побачити у травні того ж року. Пікова видима зоряна величина склала +3:185. Це найближчий спалах наднової з часів винаходу телескопа. Ця зірка стала першою за яскравістю у 20 столітті.

SN 1993J - друга за яскравістю зірка у 20 столітті. Вона спалахнула у 1993 році у спіральній галактиці M81. Це подвійна зірка. Про це вчені здогадалися, коли замість поступово гаснути, продукти вибуху стали дивним чином нарощувати яскравість. Тоді стало ясно: звичайна червона зірка-надгігант не могла перетворитися на таку незвичну наднову. Виникло припущення про те, що надгігант, що спалахнув, становив пару з ще однією зіркою.

У 1975 році спалахнула наднова зірка у сузір'ї Лебедя. У 1975 році в хвості Лебедя стався такий потужний вибух, що наднову зірку було видно неозброєним поглядом. Саме так її помітив на Кримській станції студент-астроном Сергій Шугаров. Пізніше з'ясувалося, що його повідомлення було вже шостим. Найпершими, за вісім годин до Шугарова, зірку побачили японські астрономи. Нову зірку можна було бачити без телескопів лічені ночі: вона була яскравою лише з 29 серпня до 1 вересня. Потім вона стала звичайною зіркою третьої величини по блиску. Однак за час свого світіння нова зірка встигла перевершити яскравість альфа Лебедя. Таких яскравих нових зірок спостерігачі не бачили з 1936 року. Зірку назвали Новою Лебедя 1975, V1500 Cygni, а 1992 року в тому ж сузір'ї стався ще один спалах.

Вже в 21 столітті стався вибух зірки, яка стала найяскравішою надновою за всю історію спостережень – SN 2006gy. Вибух 18 вересня 2006 року в галактиці NGC 1260. Її яскравість перевищувала приблизно на два порядки яскравість звичайних наднових, що дозволило припустити їй приналежність до нового класу подібних процесів - гіпернових. Вчені запропонували кілька теорій того, що сталося: утворення кваркової зірки, багаторазовий вибух зірки, зіткнення двох масивних зірок.

Наймолодшою ​​надновою зіркою у нашій Галактиці є G1.9+0.3. Вона знаходиться на відстані близько 25 000 світлових років від нас і розташована в сузір'ї Стрільця в центрі Чумацького Шляху. Швидкість розширення останків наднової є безпрецедентною – понад 15 тисяч кілометрів на секунду (це 5 % від швидкості світла). Ця зірка спалахнула в нашій Галактиці близько 25 000 років тому. На Землі її вибух можна було спостерігати близько 1868 року.

Наднову зірку, або вибух наднової — процес колосального вибуху зірки в кінці її життя. При цьому звільняється величезна енергія, а світність зростає у мільярди разів. Оболонка зірки викидається у космос, утворюючи туманність. А ядро ​​стискається настільки, що стає або .

Хімічна еволюція всесвіту протікає саме завдяки надновим. Під час вибуху у простір викидаються важкі елементи, що утворюються під час термоядерної реакції за життя зірки. Далі з цих залишків формуються з планетарними туманностями, у тому числі у свою чергу утворюються зірки з планетами.

Як відбувається вибух

Як відомо, зірка виділяє величезну енергію завдяки термоядерній реакції, що відбувається у ядрі. Термоядерна реакція - це процес перетворення водню на гелій і важчі елементи з виділенням енергії. Але коли водень у надрах закінчується, верхні шари зірки починають обрушуватися до центру. Після досягнення критичної позначки речовина буквально вибухає, все сильніше стискаючи ядро ​​і забираючи верхні шари зірки ударною хвилею.

У досить малому обсязі простору утворюється при цьому стільки енергії, що частина її змушена нести нейтрино, у якої практично немає маси.

Наднова типу Ia

Цей вид наднових народжується не із зірок, а з . Цікава особливість - світність всіх цих об'єктів однакова. А знаючи світність і тип об'єкта, можна визначити його швидкість по . Пошук наднових типу Ia дуже важливий, адже саме з їх допомогою виявили і довели розширення всесвіту, що прискорюється.

Можливо, завтра вони спалахнуть

Існує цілий список, до якого включені кандидати у наднові зірки. Звичайно, досить важко визначити, коли саме станеться вибух. Ось найближчі з відомих:

• IK Пегас.Подвійна зірка розташована у сузір'ї Пегас на відстані від нас до 150 світлових років. Її супутник – масивний білий карлик, який перестав виробляти енергію у вигляді термоядерного синтезу. Коли головна зірка перетвориться на червоний гігант і збільшить свій радіус, карлик почне збільшувати масу за рахунок неї. Коли його маса досягне 1,44 сонячної, може статися вибух наднової.
• Антарес. Червоний надгігант у сузір'ї Скорпіона, від нас до нього 600 світлових років. Компанію Антарес складає гаряча блакитна зірка.
• Бетельгейзі.Подібний Антаресу об'єкт знаходиться в сузір'ї Оріон. Відстань до Сонця від 495 до 640 світлових років. Це молоде світило (близько 10 мільйонів років), але вважається, що воно досягло фази вигоряння вуглецю. Вже протягом одного-двох тисячоліть ми зможемо помилуватися вибухом наднової.

Вплив на землю

Наднова зірка, вибухнувши поблизу, природно, не може не вплинути на нашу планету.Наприклад, Бетельгейзе, вибухнувши, збільшить яскравість приблизно 10 тисяч разів. Кілька місяців зірка матиме вигляд сяючої точки, за яскравістю подібної до повного Місяця. Але якщо якийсь полюс Бетельгейзе буде звернений на Землю, вона отримає від зірки потік гамма-променів. Посиляться полярні сяйва, зменшиться озоновий шар. Це може вплинути на життя нашої планети. Все це тільки теоретичні розрахунки, яким фактично буде ефект вибуху цього супергіганта, точно сказати не можна.

Смерть зірки, як і життя, іноді буває дуже красивою. І приклад тому – наднові зірки. Їхні спалахи потужні і яскраві, вони затьмарюють всі світила, що розташовані поруч.

Спостерігаючи за залишками наднової, що спалахнула шість років тому, астрономи, на їх подив, виявили на місці вибуху нову зірку, що висвітлює навколишню хмару матеріалу. Висновки вчених представлені у журналі AstrophysicalJournalLetters .

«Раніше ми ніколи не бачили, щоб вибух такого типу залишався яскравим настільки тривалий час, якщо він не мав жодної взаємодії з воднем, викинутим зіркою до катастрофічної події. Але у спостереженнях цієї наднової немає підпису водню», – розповідає Ден Мілісавлевич, провідний автор дослідження з Університету Пердью (США).

На відміну від більшості зоряних вибухів, що зникають, SN 2012au продовжує сяяти завдяки потужному новонародженому пульсару. Credit: NASA, ESA, і J. DePasquale

Вибухи зірок, відомі як наднові, можуть бути настільки яскравими, що затьмарюють галактики, що їх містять. Зазвичай вони повністю «зникають» за кілька місяців або років, проте іноді залишки від вибуху «схлопуються» в багаті на водень газові хмари і знову стають яскравими. Але чи можуть вони знову засяяти без будь-якого втручання ззовні?

У міру того, як великі зірки вибухають, їх надра «згортаються» до точки, в якій усі частинки стають нейтронами. Якщо отримана нейтронна зірка має магнітне поле і обертається досить швидко, вона може перетворитися на туманність пульсарного вітру. Швидше за все, саме це сталося з SN 2012au, розташованою в галактиці NGC 4790 у напрямку сузір'я Діви.

Коли туманність пульсара досить яскрава, вона діє як лампочка, що висвітлює зовнішні викиди від попереднього вибуху. Ми знали, що наднові виробляють нейтронні зірки, що швидко обертаються, але ніколи не отримували прямих доказів цієї унікальної події», – додав Ден Мілісавлевич.

Зображення пульсара в вітрилах, отримане обсерваторією NASA "Chandra". Credit: NASA

SN 2012au спочатку виявилася незвичайною та дивною у багатьох відношеннях. Незважаючи на те, що вибух не був досить яскравим, щоб його можна було класифікувати як «надсвітла» наднова, він був надзвичайно енергійним та довговічним.

«Якщо в центрі вибуху створюється пульсар, то він може виштовхувати і навіть прискорювати газ, тому через кілька років ми зможемо побачити, як газ, багатий на кисень, «втікає» з місця вибуху SN 2012au», – пояснив Ден Мілісавлевич.

Серце крабовидної туманності, що б'ється. У її центрі ховається пульсар. Credit: NASA/ESA

Надсвітлові наднові – тема, що обговорюється в астрономії. Вони є потенційними джерелами гравітаційних хвиль, а також гамма-сплесків та швидких радіосплесків. Але розуміння процесів, що стоять за цими подіями, стикається зі складністю спостережень, і лише наступне покоління телескопів допоможе астрономам розкрити таємниці спалахів.

«Це фундаментальний процес у Всесвіті. Нас не було б тут, якби не наднові. Багато елементів, необхідних життя, зокрема кальцій, кисень і залізо створюються у цих катастрофічних подіях. Я думаю, що для нас, як громадян Всесвіту, важливо зрозуміти цей процес», – сказав Ден Мілісавлевич.