Фейерверк открытия: что скрывает одна из самых странных звезд Галактики
Ученые из МГУ и других научных центров распутывают космический детектив. Главная героиня — до невозможности странная звезда в центре туманности, удивительно напоминающей праздничный фейерверк. Похоже, она образовалась в результате чрезвычайно редкого космического катаклизма, и нам очень повезло, что мы можем ее изучить.
Чрезвычайно необычная звезда J005311 в созвездии Кассиопеи, похоже, появилась при столкновении двух белых карликов. Это остывающие звезды, исчерпавшие запасы термоядерно топлива. Новые наблюдения согласуются с версией, что столкновение произошло в 1181 году и сопровождалось вспышкой сверхновой, попавшей в китайские летописи. Удивительно, что взрыв не разнес звезду в пыль. Вероятно, он относился к весьма редкому типу космических катаклизмов, которые мы пока наблюдали лишь в далеких галактиках. И тогда астрономам сказочно повезло, ведь остаток необычной сверхновой находится буквально за углом: в 7500 световых годах от Земли.
Чтобы понять, что необычного в звезде J005311, разберемся в том, как живут и умирают светила.
Как перестать быть звездой
Источник энергии звезды — термоядерные реакции, в которых из одних химических элементов синтезируются другие. Большую часть жизни светило превращает водород в гелий. Например, Солнце расходует 600 миллионов тонн водорода в секунду.
Что происходит, когда водород заканчивается? Если масса звезды составляет хотя бы половину солнечной, то температура и давление в ее недрах достаточны для того, чтобы загорелся уже гелий. (Конечно, термоядерная реакция — не химическая, и ее неправильно называть горением, но астрономы пользуются этим словом ради удобства.) При этом образуются углерод и кислород, которые, в свою очередь, тоже могут загореться, если звезде хватит массы.
Но термоядерные реакции рано или поздно закончатся, неважно, на каком химическом элементе. Что будет дальше, зависит от исходной массы звезды. Светила массой менее 8-10 солнц отходят в мир иной довольно мирно. Внешние слои звезды превращаются в туманность, которая постепенно рассеивается. Ядро светила становится белым карликом. Это небольшой и очень плотный объект: сравнимый по массе с Солнцем, размерами он напоминает Землю. Изначально он очень горяч: около 50 тысяч градусов на поверхности. Но постепенно небесное тело остывает, ведь термоядерные реакции, напомним, уже закончились. Белый карлик светится по принципу раскаленной кочерги: отдает запасенное тепло. В телескоп он выглядит как небольшая звезда, но его природу выдает химический состав, который можно получить из спектра. Обычная звезда состоит в основном из водорода и гелия, а в белом карлике эти элементы почти полностью выгорели.
Прощальное шоу
Если звезда массивнее 8-10 солнц, ее финал куда более драматичен. Массивное ядро с большой силой притягивает окружающие его слои. Пока в звезде идут термоядерные реакции, этой силе противостоит давление излучения. Когда они заканчиваются, вещество светила падает на ядро и отскакивает от него, раскалившись от удара. Подхватив еще не закончившие падение слои, эта встречная волна выметает их обратно. В итоге от места гибели звезды со скоростью тысяч километров в секунду расходится раскаленный расширяющийся фронт, похожий на взрывную волну.
Этот светящийся шар — куда более мощный источник излучения, чем исходная звезда, прежде всего из-за огромной площади. Именно поэтому сверхновая достигает максимума блеска не в момент взрыва, а через пару недель, когда оболочка уже сильно расширилась, но все еще достаточно горячая (10-20 тысяч градусов). В телескоп это выглядит так, как будто звезда вдруг увеличила светимость в миллиарды раз и стала сравнима по блеску со всей галактикой. Такие события называются вспышками сверхновых.
Но есть еще одна разновидность сверхновых принципиально иной природы: сверхновые типа Ia. В их возникновении повинны уже знакомые нам белые карлики.
