Сторінка
1

Наднові зорі

У результаті еволюційних процесів, що відбуваються в зорях, вони змінюють потужність свого випромінювання. Такі зміни можуть бути як періодичними, так і більш-менш хаотичними, як у червоних карликів. На їхній поверхні відбуваються інтенсивні спалахи тривалістю від декількох хвилин до декількох годин. Під час цих спалахів потужність випромінювання зорі збільшується в десятки разів.

Ще значніші зміни потужності випромінювання відбуваються під час спалахів нових і новоподібних зір. Світність такої зорі може збільшитися в десятки мільйонів разів, а спалах триває кілька днів або тижнів. Усі нові та наднові, що спалахують, входять до складу тісних подвійних систем, де одним із компонентів є білий карлик. На його поверхню натікає речовина від другого компонента системи, багатого на Гідроген. Після нагромадження критичної маси відбувається термоядерний вибух.

Однак спалахи наднових відрізняються від інших процесів, що виявляються в збільшенні потужності випромінювання зорі. Наднова — це катастрофічна перебудова внутрішньої структури зорі. Наднові зорі спостерігалися на небокраї Землі досить рідко, але кожне таке явище було настільки грандіозним, що фіксувалося в історичних хроніках. У V ст. н. є. китайські хроніки зафіксували появу на небі зорі-гості, яка сяяла настільки яскраво, що її було видно навіть удень. Це вказує на те, що видимий блиск зорі перевершував блиск Венери. Наступна поява наднової зафіксована в 1572 р. у сузір'ї Кассіопеї астрономом Тіхо Браге. У 1604 р. у південному сузір'ї Змієносця Кеплер спостерігав ще одну наднову, що спалахнула в нашій Галактиці. Після цього в "нашій Галактиці наднові не спостерігалися, хоча точно відомо, що в сузір'ї Кассіопеї в 1668 р. була наднова. Це пов'язано з тим, що міжзоряний простір поблизу площини симетрії Галактики заповнений великою кількістю частинок, що поглинають світло.

В інших галактиках спалахи наднових спостерігаються досить часто. У 1885 р. в обсерваторії у Тарту спостерігали наднову в туманності Андромеди. При тому, що туманність Андромеди має видиму величину близько 4,5, наднова мала величину 6. Потік випромінювання від неї всього в 4 рази менший, ніж від усієї туманності. Тобто потужність випромінювання цієї наднової сумірна із сумарною потужністю всіх зір, що створюють світність цієї галактики.

У 1895 р. спостерігалася наднова в карликовій галактиці NGC 5253. При блиску галактики 3,5 зоряної величини наднова мала в максимумі блиску величину 7,5. У 1972 р. у цій самій галактиці спалахнула ще одна наднова.

Загалом спалахи наднових зір — явище достатньо рідкісне за земними масштабами. У гігантській галактиці вони спостерігаються з частотою одна за кілька десятків років. Усього за другу половину XX століття спостерігалося близько 1000 спачахів.

Унікальні особливості процесу, що призводить до спалаху наднової, давно цікавили астрономів. Протягом короткого часу одна зоря випромінює стільки ж енергії, скільки сукупність усіх зір материнської галактики. Повна кількість енергії, випромінена зорею за час спалаху, наближається до порядку 10s0 ерг. Це можна порівняти з кількістю сонячного випромінювання за мільярд років. Енергії, що звільнилася при спалаху наднової, досить для того, щоб розсіяти в просторі всю речовину зірки масою, сумірною з масою Сонця. Це неможливо без корінної зміни структури зорі.

Астрономи встановили, що спостережувані наднові бувають двох типів. їх називають надновими І типу і надновими II типу. Основні відмінності полягають у спектрі випромінювання і кривій блиску (залежність потужності випромінювання від часу). Крім того, наднові І типу спостерігаються у всіх галактиках, а наднові II типу — тільки в спіральних галактиках.

У спектрах наднових II типу спостерігаються широкі лінії випромінювання й поглинання, ототожнені з Гідрогеном, Кальцієм, Ферумом й іншими елементами. Аналіз спектрів показав, що їхнє утворення відбувається в протяжній оболонці, що розширюється зі швидкістю, яка перевищує 5 тис. км/с. Хімічний склад оболонок наднових включає в основному Гідроген, на другому місці знаходиться Гелій.

Для спектрів наднових І типу характерні широкі смуги, що є ділянками безперервного спектра між широкими й глибокими лініями поглинання. У них ототожнені лінії іонізованого Кальцію, іонізованого Силіцію і деяких інших елементів. Це вдалося установити після того, як учені зрозуміли, що довжини хвиль цих ліній зсунуті у фіолетову сторону через доплерівський ефект. Непрозора оболонка (фотосфера) розширюється зі швидкістю 10—15 тис. км/с.

Спектральний аналіз підтвердив важливу відмінність оболонок, викинутих під час спалахів наднових І типу у них практично відсутній Гідроген.

У наднових обох типів температура фотосфери дуже висока — у максимумі 10 тис. градусів. Після досягнення максимуму вона поступово знижується і через 1—2 місяці складає 5—6 тис. градусів.

Криві блиску усіх вивчених наднових І типу дуже подібні між собою. Спочатку спостерігається крутий підйом блиску, що сягає максимуму тривалістю в 1— 2 дні. Після цього блиск швидко зменшується. Коли його значення зменшиться приблизно в 10 разів, характер кривої блиску змінюється. Видима зоряна величина наднової зменшується на 0,013 величини на добу. Через 50 днів після максимуму світність згодом зменшується за експонентою, причому цей закон зміни блиску виконується протягом не менше 700 днів.

На відміну від наднових І типу, криві блиску наднових II типу досить різноманітні. Частина з них подібна до кривих блиску наднових І типу: після максимуму на графіку спостерігається положисте плато тривалістю 50—70 днів, після чого починається стрімке зменшення блиску.