Люди намагаються пізнати таємниці космосу з давніх часів. Особливий інтерес для астрономії представляють нові і наднові зорі. Колись вчені вважали, що ці небесні тіла формуються самостійно, але пізніше вони розкрили іншу природу цих космічних об’єктів.
Історія відкриття
Близько 5 тисяч років тому люди в перший раз побачили світило в небі, яке за яскравістю не поступалося Сонцю. Тоді народ вважав, що це явище виступає покаранням за їхні гріхи. Однак через певний час воно зникло. Про цю подію відомо з клинописних табличок древніх шумерів.
Кілька століть потому китайські та арабські астрономи згадували про інший об’єкт, який народився в небі і дивував своїм яскравим світлом кілька тижнів. Тоді народ прийняв його за нову зірку. Люди не знали, що невідоме явище виникло в результаті вибуху старого космічного тіла.
Протягом багатьох років людина могла спостерігати появу яскравих небесних об’єктів, які народжувалися під впливом різних фізичних процесів. І тільки поява телескопів допомогла визначити їх природу.
Однак не всі наднові зорі можна вважати останньою стадією життя гігантських світил. Спочатку астрономи називали новами об’єкти, які виникали на порожньому місці в небі і потім поступово згасали. У китайських джерелах про такі явища згадувалося до початку другого тисячоліття нашої ери. Але серед них виявилися і приклади наднового типу.
До винаходу телескопів люди могли бачити тільки тьмяні небесні тіла і спалахи, які нагадували народження чергового світила.
Технології дозволили детально вивчити ці явища, а також знайти відмінності між надновими і новими зірками.
Утворення нового світила
Нові зірки являють собою термоядерні вибухи. Вони відбуваються в тісних зоряних системах і включають:
- білих карликів;
- гігантів-компаньйонів.
Речовини із зовнішніх шарів найбільшого світила перетікають в найменшу зірку. В результаті їх взаємодії виходить аккереційний диск. Аккереційнийгаз накопичується на поверхні білого карлика, що призводить до формування шару, багатого воднем. Потім він розігрівається потоком з акреційного диска. Накопичення водню і підвищення температури у верхньому шарі призводять до термоядерних процесів. На поверхню білого карлика виходить вуглець.
Після цього настає новий цикл акреції білого карлика, який завершується повторним спалахом. Інтервал між вибухами може становити десятки або сотні років.
В результаті спалаху яскравість зоряної системи стає в тисячі разів більше. Тьмяний об’єкт тепер видимий для людини. Спалах досягає максимуму за кілька днів, а загасає довго. Надалі навколо нового світила розширюється газова оболонка. Зазвичай на це потрібні роки.
Подібні явища періодичні: вони можуть повторюватися в одній і тій же системі раз в десять років.
Поява наднових об’єктів
Наднові спалахи – це явище, при якому яскравість небесного тіла різко збільшується, але потім повільно згасає. Пікова світність у об’єктів цього типу в тисячі разів більше, ніж у нових зірок. Цей феномен виникає внаслідок еволюції деяких космічних об’єктів.
У процесі зоряного вибуху виділяється велика кількість енергії. Явище можна спостерігати тільки в космічному просторі. Його складно помітити через великий обсяг газу і пилу.
Астрономи довго не могли дізнатися природу цих космічних об’єктів, оскільки процес можна спостерігати лише під час його протікання.
Сьогодні ж людству відомі два сценарії, що призводять до таких спалахів:
- Після вибуху небесного тіла в космічний простір викидається значний об’єм речовини із зовнішнього шару його оболонки. З решти формується нейтронна зоря.
- Вибух вважається останньою стадією існування об’єкта. З часом паливний ресурс в газовій сфері виснажується. Частина маси зірки потрапляє в ядерну область, де вона збільшується. Оскільки об’єкт більше не може її стримувати за допомогою своєї гравітації, відбувається розширення з подальшим вибухом.
Їх потужні вибухи призводять до утворення хмар і туманностей з газу і пилу, в яких пізніше формуються чергові космічні тіла. Крім того, наднові зорі викидають в навколишній простір важкі елементи. Ці об’єкти формують хімічні елементи, які важчі за залізо. Після спалаху енергія розносить кисень, азот та інші компоненти, що необхідні для органічного життя.
Класові відмінності
Фахівці виділяють кілька груп і підтипів наднових зірок. Поділ пояснюється тим, що космічні об’єкти мали різні особливості до вибуху. Наприклад, небесні тіла з відсутністю водню належать до підкласів lb і lc першого класу. Можливо, частина оболонки з цією речовиною була загублена світилом при еволюції в тісній подвійній системі. Також варто відзначити, що об’єкти підтипу LC не мають гелію.
Попри втрату водневого шару, інші частини зірок знаходяться в строгих межах своїх розмірів і маси. Термоядерні реакції замінюють один одного в момент, коли настає конкретний критичний етап. Це пояснює подібність об’єктів підкласів lb і lc.
Нові зірки до спалаху мають водневогелієвий шар в оболонці. Її межі залежали від маси та інших характеристик небесного об’єкта. Ці особливості пояснюють широкий діапазон в характерах наднових зірок. Їх ступінь яскравості варіюється від десятків мільйонів до мільярдів сонячних світимостей. Динаміка її зміни може бути різною.
Гіпернові вибухи
Астрономи також виділяють гіпернові спалахи. Їх енергія вище на кілька порядків, ніж у звичайних наднових. Гіпернові зорі представляють вибух масивних об’єктів, які називаються гіпергігантами. Ці газові кулі можуть досягати 150 сонячних мас.
Гіпернові зірки викликають великий інтерес не тільки у вчених, але і у любителів астрономії.
Небесні тіла часто виступають причиною гамма-сплесків. Такі явища тривають від сотих секунд до декількох годин. Цей феномен вважається рідкісною електромагнітною подією. За кілька секунд гамма-сплеск може випустити кількість енергії, еквівалентну масі Сонця. Фахівці продовжують вивчати природу цього явища.
Нюанси вивчення
Явища наднового типу вважаються рідкісним феноменом. У нашій Галактиці понад 100 млрд зірок, проте за одне століття може статися всього кілька спалахів. Якщо вірити древнім джерелам, за останні 2 тисячі років люди спостерігали таке явище всього 6 разів.
Останній раз наднову зірку бачили в 1987 році в одному із супутників Чумацького Шляху під назвою Велика Магелланова Хмара. В інших галактиках вчені щорічно спостерігають до 60 зоряних спалахів.
Поки астрономи мало знають про сутність та інші особливості цих об’єктів, оскільки вони не стежать за подіями, які передують їх вибуху. Складно спрогнозувати ці явища. Вчені стверджують, що будь-яка зірка здатна вибухнути через мільйони років. Деякі вважають, що Бетельгейзе цілком може спалахнути в цьому столітті.
Зате гамма-сплески, які виникають від потужного вибуху цих об’єктів, вчені фіксують в різних куточках Всесвіту. Оскільки у Всесвіті багато галактик, не варто дивуватися, чому фахівці реєструють спалахи щодня.
Астрономи вважають, що зорі, які вибухають сьогодні, не несуть загрози нашій планеті, хоча в далекому минулому вони значно вплинули на неї.
З 1960-х років вчені намагаються знайти користь від наднових зірок для нашої планети. Деякі вважають, що пікова світність небесних тіл може бути використана для досягнення чергових відкриттів.
Сьогодні наднові зоряні об’єкти виступають одним з основних джерел інформації про космічні дистанції. Крім того, астрономи розробляють методи, які допоможуть реконструювати історію про ці явища.
