Нові і наднові зорі - малюнок

Нові і наднові зорі — опис, характеристика, утворення



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.

У рефераті-доповіді можна познайомитися з їх головними особливостями, причинами і способами появи. 

Залишок наднової Кеплера
Залишок наднової Кеплера

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.

Те, що зараз вчені називають надновою або новою зіркою, є не самим космічним об’єктом, а його спалахом. Спочатку фахівці думали, що це явище являє вибух газової сфери, після якого на тому ж місці залишається чорна діра.

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.

Крабоподібна туманність як залишок наднової SN 1054
Крабоподібна туманність як залишок наднової SN 1054

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.

З часом термоядерні реакції прискорюються, а маса зірки збільшується. Потім відбувається вибух, при якому верхній шар з водню скидається в навколишній простір.

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.

Залишок наднової RCW 103 c нейтронною зіркою 1E 161348-5055 в центрі
Залишок наднової RCW 103 c нейтронною зіркою 1E 161348-5055 в центрі

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.

Фахівці досліджують отриману інформацію про спектри і криві блиску комплексно. При вивченні залишків зірок вони можуть детально створити раціональні моделі і визначити умови спалахів, що відбулися в космосі.

Наднові Зоряні об’єкти вважають прабатьками життя у Всесвіті.

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.

Крабовидна туманність (зображення в рентгенівських променях), добре видна внутрішня ударна хвиля, вільно розповсюджується вітер, а також полярна струменева течія (джет).
Крабоподібна туманність (зображення в рентгенівських променях), добре видна внутрішня ударна хвиля, вільно розповсюджується вітер, а також полярна струменева течія (джет).

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.

Максимальна світність у цих зірок в 1,5 млрд разів більше, ніж у Сонця. Вона досягається через 2-3 дні, а потім повільно зменшується протягом місяців.

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.

Модель механізму гравітаційного колапсу
Модель механізму гравітаційного колапсу

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.

Астрономи вважають, що такі об’єкти утворюються під час анігіляції антиматерії, при зіткненні двох величезних світил або виникненні кваркової зірки.

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.

Залишок наднової SN 1987A, знімок телескопа Габбл, опублікований 19 травня 1994 року
Залишок наднової SN 1987A, знімок телескопа Габбл, опублікований 19 травня 1994 року

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.

Гіпернові спалахи відбуваються ще рідше. У нашій галактиці цей феномен можна спостерігати тільки раз на сто тисяч років.

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.

Схематичний процес акреції на білий карлик багатої на водень речовини зорі-супутника
Схематичний процес акреції на білий карлик багатої на водень речовини зорі-супутника

Астрономи вважають, що зорі, які вибухають сьогодні, не несуть загрози нашій планеті, хоча в далекому минулому вони значно вплинули на неї.

Наприклад, масове вимирання, яке було на Землі близько 440 млн років тому, могло стати наслідком гамма-сплеску, що стався в нашій Галактиці.

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.

Leave a Reply

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *