13:11
Москва
22 июля ‘19, Понедельник

В созвездии Кормы дозревает сверхновая

Опубликовано
Текст:
Понравилось?
Поделитесь с друзьями!

Астрономы нашли самый массивный белый карлик. Он содрал оболочку со звезды-соседки, но скоро за это поплатится: еще немного вещества, и карлик взорвется без остатка, а на небе появится ярчайшая звезда.

Самое яркое событие в жизни любой звезды – это ее смерть. Звезды небольшой массы вроде нашего Солнца перед смертью сбрасывают свою оболочку и превращаются в самые причудливые так называемые планетарные туманности, в центре которых остается крохотный, но очень горячий уголек. Этот остаток носит название белый карлик и последующие миллионы и миллиарды лет тихо остывает, превращаясь в невидимый звездный «труп». Масса такого «трупа» – порядка массы Солнца, а размер – всего лишь порядка размеров Земли, из-за чего плотность его вещества достигает нескольких тонн на кубический сантиметр.

Гибель массивной звезды сопровождается вспышкой сверхновой – грандиозным взрывом, осколки которого зачастую светят ярче, чем целая галактика, в которой произошла вспышка. Благодаря такой яркости взрывы сверхновых можно заметить в миллиардах световых лет от Солнца, и с их помощью ученые уточняют модели эволюции самой Вселенной.

Однако такие взрывы случаются нечасто. Последнюю вспышку сверхновой в нашей Галактике удалось наблюдать Кеплеру в 1604 году. С тех пор произошло еще два таких события – в созвездиях Кассиопеи и Стрельца, о которых мы знаем по разлетающимся после взрыва оболочкам. Однако самих вспышек астрономы не заметили – может быть, потому что случились они за плотными облаками пыли, которые поглотили яркое свечение, а может быть, просто по невнимательности.

Карликовый взрыв

Особый интерес для астрономов представляют взрывы сверхновых типа Ia. Во-первых, они ярче, а во-вторых (и это главное), у всех у них примерно одна и та же истинная яркость – в максимуме они светят, как 4 млрд солнц. Благодаря этому по видимому блеску таких светил легко определить расстояние до них и таким способом проверить, к примеру, историю расширения нашего мира. Теория и наблюдения таких взрывов – огромная и очень важная отрасль современной астрофизики.

По современным представлениям, сверхновые типа Ia – это термоядерные взрывы белых карликов, тех самых «угольков», что остаются в конце жизни не очень массивной звезды. Если при жизни у нее была звезда-напарница, то позднее вещество с внешних оболочек этой звезды может политься на поверхность белого карлика. Остывающий «труп» вновь станет нагреваться и ярко светить в рентгеновском диапазоне, а его масса начнет постепенно увеличиваться.

Предел ЧандрасекараРавновесие белых карликов поддерживает чисто квантовый эффект -- так называемый запрет Паули, из-за которого в каждом квантовом состоянии может находиться всего один электрон. Квантовое состояние электроном определяется положением частицы и ее импульсом, то есть произведением скорости на массу (а также проекцией так называемого спина, но она может принимать лишь два значения). При очень высокой плотности электроны, чтобы соблюсти запрет Паули, занимают все имеющиеся вакансии в пространстве импульсов. Такое состояние электронного газа называется вырожденным. Чтобы «впихнуть» в него еще одну частицу, она должна иметь очень высокий импульс. Но импульс частиц определяет давление газа, который из них состоит, а значит попытка сжать такое вещество вызывает мощное сопротивление безо всякого источника энергии.
Однако росту массы есть предел. Он носит имя индийского астрофизика Субраманьяна Чандрасекара и составляет для типичных гелиевых карликов примерно 1,44 массы Солнца. Когда предел превзойден, карлик начинает безудержно сжиматься до тех пор, пока не достигнет плотности, нужной для ядерных реакций. Вот здесь-то и происходит взрыв. Что-то сродни водородной бомбе, только в поистине астрономических масштабах. Поскольку мы точно знаем, какова мощность этой водородной бомбы (ее определяет предел Чандрасекара), то и блеск остается постоянным.

Новая сверхновая

Разумеется, все это лишь самая общая теория и в реальности сверхновые типа Ia чуть отличаются и по истинному блеску, и по другим своим характеристикам. Чтобы лучше разобраться в них, ученые максимально подробно исследуют те нечастые взрывы, что происходят сравнительно неподалеку – в близких к нам галактиках.

Мечта любого исследователя таких взрывов – увидеть его в нашей собственной Галактике, Млечном Пути. Последний раз это удавалось датскому астроному Тихо Браге в 1572 году. С тех пор ни одной сверхновой Ia увидеть не удалось (да и сверхновую II типа удалось поймать лишь Кеплеру). Однако теперь ученые знают, откуда надо ждать такого взрыва в будущем.

Взрыв на Корме

В южном созвездии Кормы есть голубая звезда HD 49798. Она довольно яркая, примерно восьмой звездной величины, так что разглядеть этот объект можно даже в небольшой бинокль. В 1996 году астрономы обнаружили пульсирующий поток рентгеновских лучей, идущих от HD 49798, и с тех пор пытались разобраться, как они появляются. Довольно скоро стало понятно, что этот объект двойная система, в которой видимый в оптическом диапазоне компонент крутится вокруг какого-то слабого источника рентгеновского излучения.

Эффект ДоплераИзменение частоты принимаемого излучения при взаимном движении излучателя и наблюдателя. Доплеровский сдвиг широко применяется в астрономии для определения лучевых скоростей объектов по смещению линий в их спектрах относительно лабораторных данных.
Этим источником мог быть и белый карлик, и нейтронная звезда (но не черная дыра, так как у нее нет поверхности, а значит невозможны и строго периодические пульсации). Выбрать правильный вариант помогло бы определение массы рентгеновского источника, однако сделать это оказалось непросто. По периодическому, так называемому доплеровскому, смещению спектральных линий в спектре видимого компонента даже получилось измерить и некоторую комбинацию масс двух компонент, однако определить массу той и другой звезд по отдельности не удавалось.

Массивный карлик

Сандро Мерегетти из Института космической физики в итальянском Милане и его коллеги смогли точно определить массы, измерив смещение частоты рентгеновских пульсаций из-за того же эффекта Доплера. В течение 12 часов в ночь с 10 на 11 мая 2008 года ученые точно фиксировали время прихода каждого рентгеновского фотона от HD 49798 с помощью европейского рентгеновского телескопа XMM-Newton и таким способом смогли точно определить скорость движения невидимого в оптическом диапазоне компонента.

Время наблюдений, кстати, было выбрано не случайно – именно в этот момент рентгеновский источник мог пройти за оптической звездой, если плоскость их взаимной орбиты лежит достаточно близко к лучу зрения. Как оказалось, именно так она и лежит, что сразу позволило оценить этот наклон и точно определить параметры системы. Результаты работы опубликованы в последнем номере Science.

Ученые выяснили, что масса рентгеновского источника – примерно 1,28 массы Солнца (плюс-минус 0,05 солнечной массы), а его размер вдвое меньше земных. Это самый массивный и плотный белый карлик, известный астрономам: большинство из них примерно вдвое легче. Второй, видимый в оптике, компонент системы представляет собой ядро когда-то большой звезды, внешние слои с которой белый карлик полностью ободрал. Скорее всего, именно благодаря такой обдирке он и достиг очень высокой массы. Кроме того, падающее вещество раскрутило карлик, и теперь он совершает полный оборот всего за 13,2 секунды.

При свете дня

Сейчас перетекание вещества в системе замедлилось – белый карлик перехватывает лишь небольшую долю звездного ветра, который излучает обнажившееся горячее ядро оптической компоненты. Тем не менее масса карлика растет, а оставшаяся без шкуры звезда продолжает эволюционировать и скоро вновь начнет течь на белый карлик. Ученые уверены, что это перетекание неизбежно приведет к взрыву самой яркой сверхновой – типа Ia.

Когда это произойдет, пока сказать сложно. Может, через сотни тысяч, может, через миллионы лет. В любом случае не больше, так что вид созвездий за это время кардинально смениться не сможет. Мы можем быть уверены, что кто-то из наших потомков (если человечество просуществует достаточно долго) все-таки увидит взрыв сверхновой в созвездии Кормы.

Кстати, зрелище это должно быть впечатляющим. До HD 49798 относительно недалеко – примерно 2 тыс. световых лет, и в максимуме блеска соответствующая сверхновая будет в 100-200 раз ярче Венеры. Блеска полной Луны она, конечно, не достигнет, но будет светить, как половинка нашего спутника. Ночью можно будет читать газеты, а днем – увидеть сверхновую даже при свете Солнца. Не забудьте предупредить об этом внуков.

Читайте нас в Дзене

Добавьте ленту «INFOX.ru» в свою личную и получайте актуальные новости ежедневно

Подписаться
Независимые кандидаты в Мосгордуму обратились в СПЧ за помощью
Реклама

Мы рекомендуем
22.07.2019, 11:32
Колонии хотят переместить ближе к местам работы заключенных.
22.07.2019, 11:02
Центризбирком Украины признал прошедшие выборы в Верховную раду состоявшимися.
Реклама