Вспышки сверхновых звезд

Шел 1572 год. Из поездки по Германии на родину возвращался мало кому известный в ту пору датский астроном Тихо Браге. В ноябре 11-го числа с ним произошла история, о которой он повествует так:

«Я остановился в одном старом монастыре Гаррицвальде, имеющем замечательно красивое местоположение. Однажды вечером, когда я по обыкновению осматривал небесный свод, к неописуемому моему удивлению я увидел близ зенита в Кассиопее яркую звезду необыкновенной величины. Чтобы убедиться, что это была не иллюзия, я призвал рабочих, находившихся в моей лаборатории, и спросил их, как и прохожих, видят ли они звезду. Позже я узнал, что в Германии извозчики и другие люди предупредили астрономов, открыв это великое явление на небе».

Вспыхнувшая звезда по блеску не уступала Венере в период её наилучшей видимости. Люди с хорошим зрением видели её даже днем, а иногда и ночью сквозь довольно плотные облака. Начиная с декабря звезда начала постепенно меркнуть, а спустя 17 месяцев и вовсе исчезла.

Тихо Браге пытался найти расстояние до звезды, используя смещение наблюдателя при суточном вращении Земли. Неподвижность звезды доказала, что звезда заведомо дальше Луны и находится в области, как в ту пору говорили, неподвижных звезд. Открытие Тихо опровергало общепризнанное учение Аристотеля о неизменности небес, а также мнение современных ему ученых, считавших, что подобные явления происходят в земной атмосфере.

По совету друзей Тихо Браге написал специальный трактат «О новой звезде». Хотя в этом трактате есть и астрологические заблуждения и ряд неверных мыслей, в жизни Тихо Браге он сыграл громадную роль. Популярность Тихо сразу возросла, и спустя четыре года датский король, считавший себя покровителем наук и искусств, пожаловал Тихо большую сумму денег, на которую тот на острове Вен построил Ураниборг - свою знаменитую обсерваторию. По словам великого ученика Тихо Иоганна Кеплера «если звезда ничего не пред сказала, то по крайней мере она возвестила и создала великого астронома».

Ни Кеплер, ни Тихо Браге, конечно, и не подозревали, какой необычный по мощности взрыв породил вспышку странной звезды. Мало что по этому поводу могли сказать и астрономы последующих веков. Лишь в последние десятилетия секреты так называемых сверхновых звезд (а к ним принадлежит и звезда Тихо Браге) начали постепенно раскрываться.

В ходе эволюции звезд равновесие или устойчивость этих тел обеспечивается компромиссом между гравитацией и газовым давлением в каждой точке звезды. Однако иногда эта устойчивость может быть нарушена. Пока недра звезды богаты водородом, её энергия освобождается благодаря ядерным реакциям превращения водорода в гелий. С «выгоранием» водорода ядро звезды сжимается, сама же звезда превращается в красного гиганта и в ее недрах начинается новый цикл ядерных реакций - синтез ядер углерода из ядер гелия. С выгоранием гелия недра звезды снова сжимаются, разогреваясь при этом, и наступает очередь для термоядерного синтеза более тяжелых элементов. Эта цепь различных термоядерных реакций завершается образованием ядер железа, которое накапливается в центре звезды.

Дальнейшее сжатие звезды повысит температуру ядра до миллиардов кельвинов, и при этом начнется распад ядер железа на ядра гелия, протоны и нейтроны. При этом более 50 % энергии идет на «высвечивание», выброс нейтрино.

Все это требует громадных энергетических затрат, при которых недра звезды сильно охлаждаются. Звезда начинает катастрофически сжиматься. На каком-то этапе сжатие прекращается. При этом образуется мощная ударная волна, которая сбрасывает со звезды её внешние газовые оболочки. Возникновению ударной волны помогает также образование большого количества нейтрино, уносящих энергию из центра звезды на её периферию.

Если масса звезды сравнима с массой Солнца, звезда после взрыва превращается в белого карлика. При большей массе (но не превышающей 2,5 массы Солнца), сверхновая звезда превращается в нейтронную звезду.

Наконец для очень массивных звезд, например с массой, в 5 -10 раз больше солнечной, коллапс (сжатие) проявляется еще сильнее и на месте прежней звезды возникает черная дыра соответствующей массы.

Вспышки сверхновых звезд сопровождаются образованием вокруг них расширяющихся и очень горячих газовых туманностей с мощным излучением во всех диапазонах электромагнитного спектра, в частности в радиоволнах.

Лишь в 1952 г., то есть спустя 380 лет после вспышки, замеченной Тихо Браге, в том месте неба, где она произошла, астрономы обнаружили источник радиоизлучения, а позже нашли очень слабые тонковолокнистые следы газовой туманности, выброшенные звездой. Радиоисточник оказался тонким кольцом, в четыре с лишним раза меньше, чем видимый поперечник Луны. Иначе говоря, радиоволны излучаются какими-то фрагментами туманности. Из той же области пространства исходит и рентгеновское излучение. Расстояние до бывшей звезды Тихо Браге превышает 16000 световых лет. Её взрыв, вероятно, закончился образованием нейтронной звезды.