У звезды есть не один способ умереть. Некоторые умирают "тихо", а некоторые - с очень, очень большим взрывом.
На нашем небе появилась новая звезда, правда, уже старая. Она называется T Coronae Borealis (или T Cor Bor) и представляет собой бинарную систему, состоящую из огромной красной гигантской звезды и крошечного белого карлика. Белые карлики хоть и маленькие, но очень злобные: они упаковывают большую часть массы звезды солнечного типа в сферу размером примерно с Землю. Это делает их ужасно плотными и горячими, и они обладают сильным гравитационным притяжением.
Белый карлик T Cor Bor медленно вытягивает водород и другие газы из красного гиганта, накапливая все это на своей поверхности. В конце концов их накопится достаточно, чтобы под действием огромной гравитации водород сросся, взорвав, по сути, термоядерную бомбу размером с планету. Взрыв будет настолько мощным, что эта обычно тусклая звезда, едва видимая в бинокль, внезапно вспыхнет до яркости невооруженного глаза, несмотря на то что находится в 3 000 световых лет от Земли. В одно мгновение она выплеснет в 100 000 раз больше энергии, чем Солнце за год. Это большое событие.
Однако этот катаклизм не настолько энергичен, чтобы разнести белый карлик на куски. Вместо этого в течение некоторого времени после взрыва он будет тускнеть и в конце концов вернется к своей обычной, более скромной светимости. В течение примерно 80 лет цикл повторяется, что делает это событие предсказуемо повторяющимся, поэтому астрономы очень рады тому, что T Cor Bor скоро взорвется (в некотором смысле буквально).
Такое событие называется новообразованием, сокращенно от латинского stella nova, или "новая звезда", потому что кажется, будто новая звезда появилась там, где ее раньше не было. Это неверное название: Там уже была звезда - точнее, две звезды, и обе довольно старые. Белый карлик - это то, что остается после смерти звезды типа Солнца, а красный гигант - это звезда типа Солнца, которая находится в процессе умирания. Для того чтобы достичь этих стадий эволюции, звездам требуются миллиарды лет, поэтому номенклатура "нова" несколько иронична. Однако этот термин имеет богатую историю, поэтому мы с ним не расстаемся.
Но если нова может повторяться, значит, это не совсем смерть звезды. Так как же умирают звезды?
Для "обычных" звезд - тех, которые вырабатывают энергию путем слияния легких элементов в своем ядре с образованием более тяжелых элементов, - смерть наступает, когда у них заканчивается доступное топливо. Звезде, подобной Солнцу, требуется примерно 12 миллиардов лет, чтобы весь водород в ее ядре превратился в гелий. Если звезда обладает достаточной массой, она сожмет этот гелий достаточно сильно, чтобы переплавить его в углерод, вырабатывая еще больше энергии, чем раньше. Вся эта энергия поступает в газообразную внешнюю атмосферу звезды, которая начинает расширяться, как это делает любой газ, впитывая энергию. Но затем происходит забавная вещь: Площадь поверхности расширяющейся звезды увеличивается настолько, что количество энергии, излучаемой ею на квадратный сантиметр, фактически становится меньше. Температура газа падает, меняя цвет звезды на вермильон. В результате мы имеем красный гигант.
Поскольку звезда становится такой огромной - до 200 раз больше диаметра Солнца, - гравитация на ее поверхности ослабевает. В сочетании со стремительно растущей светимостью звезды это означает, что газ начнет оттекать от нее, создавая "звездный ветер", который в итоге может выбросить более половины всей массы звезды. В конце концов останется только ядро: маленький и невыносимо горячий, но очень слабый звездный огарок, который мы называем белым карликом.
Для звезд малой и средней массы, таких как Солнце, это практически все; в течение веков одинокий белый карлик будет постепенно остывать, медленно угасая и превращаясь в пока еще теоретически инертную глыбу, называемую черным карликом. (Вселенная еще недостаточно стара, чтобы белые карлики успели так остыть, поэтому мы их еще не видели). Если звезда находится в бинарной системе, как T Cor Bor, все становится еще интереснее, потому что она может стать новой. Но даже тогда это не обязательно конец. Некоторые новообразования не сдувают весь накопленный материал, поэтому со временем их масса увеличивается. Тогда все становится гораздо интереснее. По мере накопления материала сила гравитации растет, что приводит к росту давления внутри белого карлика. Это внутреннее давление может даже стать достаточно высоким, чтобы вновь запустить термоядерные реакции, в результате которых ядра углерода сцепляются друг с другом, быстро высвобождая огромное количество энергии. Температура возрастает на миллиарды градусов, что приводит к взрыву белого карлика.
Этот взрыв намного больше, чем самые сладкие апокалиптические мечты человечества: он в 10 миллиардов раз ярче Солнца, достаточно яркий, чтобы затмить целую галактику! Это событие называется сверхновой - в частности, сверхновой типа Ia.
Существует и другой вид звездных взрывов, называемый, как это ни удивительно, сверхновой типа II, которая возникает при гибели звезды большой массы. Звезды, масса которых примерно в восемь раз превышает массу Солнца, обладают достаточным давлением в ядре, чтобы сплавить еще более тяжелые элементы. Углерод - последний продукт синтеза у солнцеподобных звезд, но гораздо более мощные звезды могут переплавить углерод в неон, который может переплавиться в кислород, а затем кислород в кремний. В этот момент у звезды начинаются большие проблемы. Лучистая энергия, исходящая из термоядерного синтеза в ядре, поддерживает звезду против внутреннего притяжения ее собственной гравитации. Но кремний плавится только до железа, а плавление железа требует больше энергии, чем выделяется. Хуже того, все это новообразованное железо поглощает электроны из ядра, которые в противном случае помогли бы поддержать звезду. Как только начинается синтез железа, вся эта звездная поддержка исчезает, и ядро рушится, как стул с выбитыми из-под него ножками. При этом высвобождается абсурдно огромный поток энергии (и субатомных частиц, называемых нейтрино) - все равно что зажечь спичку на динамитной фабрике, умноженную на миллион. Объемные внешние слои звезды поглощают столько энергии, что отбрасываются наружу, создавая огромную сверхновую типа II (или ядро-коллапс). Кабум!
В некоторых случаях ядро полностью разрушается, оставляя после себя лишь стремительно разлетающиеся обломки. Положительным моментом является то, что этот материал обогащен тяжелыми элементами, из которых потом формируется следующее поколение звезд и планет. Но иногда ядро может разрушиться, образовав сверхплотную нейтронную звезду или, что еще страшнее, черную дыру. Детали, что неудивительно, довольно сложны, и астрофизики все еще работают над тем, чтобы понять все превратности этих событий.
Сверхновые типа Ia и II настолько яркие, что их можно увидеть за миллиарды световых лет, а это значительная часть наблюдаемого космоса. Наши телескопы сейчас настолько чувствительны, что каждый год астрономы видят десятки тысяч этих звездных катаклизмов где-то во Вселенной. Конечно, они также настолько взрывоопасны, что не стоит находиться слишком близко к ним, чтобы обломки не задели вас физически.
А как насчет T Cor Bor , периодической новой звезды, с которой началась вся эта тема? Похоже, что после взрыва она медленно набирает массу, так что в конце концов она может вырасти настолько, что взорвется как сверхновая типа Ia. В этом случае произойдет последний взрыв T Cor Bor перед настоящим, действительно последним взрывом. Однако это произойдет еще очень-очень нескоро…
Прикоснитесь к тайнам прошлого, настоящего и будущего - подписывайтесь на канал!