Предположим, мы находимся в комнате, слушаем музыку, смотрим телевизор, читаем газету. И внезапно материя вокруг вспыхивает, превращает всё в облако плазмы, включая и всю нашу Землю, температура которой мгновенно достигает десятков тысяч градусов. Со стороны можно бы было увидеть, как часть пространства внезапно засияла ярче всех светил и даже Солнца. Возможно ли такое? Современная астрофизика однозначно утвердительно отвечает на этот вопрос.
Массивные звёзды заканчивают свой жизненный цикл взрывными процессами, получившие название вспышки сверхновой, в результате выделяется чудовищная энергия, запасённая звездой в ходе нуклеосинтеза. Взрыв приводит к выбросу звёздной материи и расширению облака плазмы с огромными скоростями на значительные расстояния. Если бы Солнце перешло в состояние сверхновой, то Земля, да и вся Солнечная система, были бы уничтожены и превратились в плазменные образования.
Согласно классификации, сверхновые делятся на два типа. Они отличаются по месту положения в Галактике, по светимости, механизмам возникновения и другим показателям. Сверхновые I типа, как правило, встречаются в эллиптических галактиках, что означает их принадлежность к более старому поколению звёзд. Они порождаются звёздами, чей возраст достигает миллиардов лет. Масса таких звёзд не может значительно превосходить массу Солнца. Светимость в момент взрыва быстро нарастает и через три недели достигает максимума. При этом звезда может светить как вся Галактика, т.е. в несколько миллиардов солнц.
Сверхновые II типа встречаются исключительно в спиральных рукавах галактик, которые в основном состоят из молодого поколения звёзд. В этом случае они должны быть более массивными, по крайней мере в шесть раз больше сверхновых I типа и короткоживущими. Светимость таких звёзд приблизительно в пять раз меньше и убывает быстрее.
Согласно современным представлениям сверхновые I типа возникают в системах двойных звёзд. При этом одна из звёзд должна находится в состоянии белого карлика, являющегося продуктом эволюции звёзд типа Солнца. Сильное гравитационное поле белого карлика может «забирать» вещество со своей звезды-компаньона. В итоге его масса значительно увеличивается, и, если в начале она могла составлять 1,4 массы Солнца, то за счёт переноса вещества может превысить предел, после чего начинается коллапс. В центре из-за гравитационного сжатия резко возрастает температура и плотность, порождая новые циклы термоядерных превращений. Углерод и другие элементы, образовавшиеся в результате жизнедеятельности звезды, вступают в термоядерные реакции с образованием ядер тяжёлых атомов. В результате выделяется огромная энергия. Происходит термоядерный взрыв, полностью разрушающий звезду без какого-либо остатка и выбрасывающий продукты термоядерного горения в окружающее пространство с большими скоростями.
Наличие энергии длительного свечения объясняется превращением радиоактивного кобальта в никель и железо. Одинаковая светимость сверхновых I типа вызвана тем, что все они порождены схожими механизмами и происходят из белых карликов, превысивших предел устойчивости.
Сверхновые II типа возникают в конечной стадии эволюции звёзд крупнее нашего Солнца, не менее чем в 8-10 раз. В результате последовательных сжатий таких массивных звёзд происходит синтез тяжёлых элементов. Так, неон превращается в магний, что сопровождается появлением свободных нейтронов. Они вступают в реакцию с металлами группы железа и создают атомы тяжёлых элементов вплоть до урана. Когда температура превысит 1,5 млрд градусов Кельвина, более вероятными становятся распады ядер. При распаде и соединении ядер при температурах 2-5 млрд градусов Кельвина рождаются титан, ванадий, хром, кобальт и другие элементы. При этом наиболее широко представлено железо. По мнению Хойла, возникновение группы железа приводит звезду к драматическому финалу. Ядерные реакции, происходящие в ядре звезды, сопровождаются превращением протонов в нейтроны, а электромагнитное излучение переключается на нейтринное. Нейтрино слабо взаимодействует с материей, эта частица может пройти Галактику насквозь и не провзаимодействовать с её веществом. В этом случае радиационное давление, осуществляемое электромагнитным излучением, уже не противостоит гравитации, и возникает имплозия или взрыв внутрь. Размеры железного ядра за доли секунды сокращаются до нескольких километров. Плотность сравнивается с плотностью атомного ядра. Как только это происходит, коллапс резко останавливается. Гравитационная энергия, выделенная при коллапсе, распространяется наружу нейтрино и ударными волнами, срывающими оболочку звезды и разбрасывая её материал по окружающему пространству. После вспышки сверхновой II типа остается компактный объект – нейтронная звезда, в миллиард раз более плотный, чем белый карлик.
Однако, если масса звезды, например, составляет 20 солнечных масс, коллапс на уровне нейтронной звезды не остановится. Здесь необходимо воспользоваться физикой Эйнштейна. Согласно представлениям общей теории относительности гравитация – это не сила, а кривизна пространства. Следовательно, большие массы искривляют его вокруг себя. Во время коллапса происходит искривление пространства, и в конечном итоге происходит его замыкание. Существует радиус Шварцшильда, показывающий границу замыкания или горизонта чёрной дыры. Поэтому чёрная дыра, являющаяся итогом эволюции массивных звёзд, – это замкнутое на себя пространство-время.
Нейтронные звёзды и чёрные дыры - это уникальные объекты в нашей Вселенной. Они обладают поистине фантастическими физическими характеристиками и могут способствовать созданию новых технологий. Последние, в частности за счёт огромных размеров и чудовищной гравитации, способны открыть для человечества возможности практически мгновенных перемещений не только в пространстве, но и во времени.
Также материалы по теме «Космос и Мультивселенная»:
Платформа Дзен по определённым причинам меняет алгоритмы показов, и теперь статьи канала Intellectus увидят только его подпиcчики. Если вы уверены, что подписаны на канал рекомендуется проверить это в связи с возможной автоматической отпиской.