Гиперновая звезда – все о космосе

Что такое звезда в космосе? – Сайт для Всезнаек и Почемучек

Каждому человеку приходилось хотя бы раз в жизни рассматривать звездное небо, поражаясь его великолепию.

Городским жителям такие случаи выпадают не слишком часто: обычно огни уличных фонарей и рекламы мешают смотреть на небо ночью, так как на их фоне звезды кажутся маленькими и тусклыми.

Но стоит выехать за город, где нет вездесущего ночного освещения – и первый же вечер приносит поразительное открытие: так вот как, оказывается, на самом деле выглядят звезды. Приходилось ли вам задумываться о том, что такое звезды в космосе, кому и для чего они нужны?

Что означает слово «звезда»?
Что такое звезда?
Какие виды звёзд бывают?
Из чего состоят звёзды?
Для чего нужны звёзды?

В русском языке слово «звезда» имеет несколько смыслов. Оно может означать:

— светящуюся точку, видимую на ночном небе;

— в астрономии – небесное тело с определенными параметрами;

— геометрическую фигуру на плоскости, составленную из нескольких треугольных лучей, исходящих из одного центра;

— морское беспозвоночное животное характерной звездообразной формы;

— в переносном смысле – известного человека публичной профессии – артиста, певца, музыканта;

— в переносном смысле – удачу, счастье, предопределенное судьбой.

Говоря о звезде как о небесном теле, наука подразумевает под этим словом светящийся раскаленный сгусток материи огромной массы, в котором протекают активные термоядерные процессы.

За счет этих процессов поддерживается тепловое и световое излучение звезд, благодаря чему мы можем видеть их в ночное время.

Звезды находятся от нас на очень больших расстояниях, поэтому кажутся нам такими маленькими.

В реальности большинство видимых на небе звезд по массе и объему намного больше, чем наше Солнце (которое тоже является звездой класса «желтый карлик»).

Человек с хорошим зрением может рассмотреть на небе около 3 000 звезд, общее же их количество во Вселенной, скорее всего, бесконечно. Звезды в космосе сгруппированы в огромные скопления – галактики, имеющие форму спирали с двумя или несколькими рукавами.

Во времена, когда единственным прибором, доступным астрономам, был оптический телескоп, критерием для классификации звезд была их яркость.

Сразу же, как только появилась возможность получать спектры звезд, была разработана классификация, базирующаяся на спектральном анализе. Она гораздо лучше характеризует звезды, так как дает возможность выяснить их химический состав, массу и стадию развития.

Согласно спектральному составу все звезды разбиваются на классы в зависимости от их температуры. Каждому классу присвоена буква латинского алфавита.

К самому высокому классу О относят наиболее горячие звезды, температура которых достигает 30-60 тысяч градусов Кельвина. Далее с понижением температуры следуют классы B, A, F, G.

Буквами от М до Т обозначают светила, температура которых ниже 2-3,5 тысяч градусов Кельвина.

Кроме того, астрономы различают следующие виды звезд:

— коричневый карлик – звезда, в которой ядерные процессы недостаточно интенсивны для того, чтобы компенсировать потери энергии от излучения;

— белый карлик – звезда в фазе перестройки структуры, которая может завершиться переходом в состояние нейтронной звезды либо черной дыры;

— красный гигант – звезда с невысокой плотностью и огромным объемом и светимостью, наиболее интенсивно излучающая в инфракрасной части спектра;

— переменная звезда – светило с переменной интенсивностью излучения;

— двойная звезда – светило, состоящее из двух шаров раскаленного газа, сходных по массе, которые вращаются по сложной траектории друг относительно друга и составляют единое целое в своей звездной системе;

— новая или сверхновая звезда – светило, цикл развития которого подошел к концу и заканчивается взрывом с резким, но кратковременным многократным увеличением яркости;

— нейтронная звезда – светило на поздней стадии эволюции, находящееся на стадии сжатия ядра и поэтому излучающее не световые волны, а излучение в нейтронном, рентгеновском или радиодиапазоне;

— черная дыра – звезда, процесс сжатия ядра которой достиг стадии, в которой ее гравитационное поле у поверхности настолько сильно, что не выпускает наружу даже излучение.

Любая звезда, которую мы видим на ночном небе, представляет собой раскаленный газовый шар огромной массы и величины. Невероятно большая масса приводит к тому, что на газ действуют чудовищной силы гравитационные поля, под действием которых он сжимается.

В центре звезды, который называется ядром, сила сжатия запускает термоядерный процесс, который сопровождается выделением огромного количества энергии. При этом на поверхности температура составляет несколько тысяч или десятков тысяч градусов Кельвина, а внутри она исчисляется миллионами градусов.

Газ, из которого состоят звезды – это водород, в ходе термоядерной реакции преобразуемый в гелий и другие химические элементы. Молодые звезды, жизненный цикл которых начался относительно недавно, содержат совсем немного гелия в своем составе.

Кроме того, в составе газа и плазмы может присутствовать небольшое количество металлов, которые оказывают существенное влияние на скорость протекающих в ядре процессов синтеза. Чем старше звезда, тем больше в ее составе химических элементов, масса ядра которых превышает массу водорода и гелия.

Звёзды – преобладающие во Вселенной небесные тела. Они генерируют световую и тепловую энергию, которая в виде излучения распространяется в космосе.

Центр нашей звездной системы, Солнце, является источником жизни и тепла для нашей Земли.

Вполне возможно, что у многих звезд в нашей и в других Галактиках тоже имеются планеты, на которых зародилась и развивается жизнь.

Это становится возможным только благодаря термоядерным процессам, происходящим внутри звезд.

Если бы Солнце вдруг погасло или исчезло, вся жизнь на Земле погибла бы от холода в течение двух-трех недель.

Источник: http://www.vseznaika.org/kosmos/chto-takoe-zvezda-v-kosmose/

Астрономы находят звезды, которые старше Вселенной. Как такое возможно?

Прочитав заголовок, вы наверняка подумали, что что-то здесь не так. Но что — звезда, Вселенная или что-то еще? Если вы знаете, как работают звезды, вы можете взять одну из них, изучить ее физические свойства и узнать, когда она должна была появиться.

Звезды проходят через множество изменений по мере старения: их радиус, светимость и температура меняются по мере выжигания топлива.

Но срок жизни звезды, в общем-то, зависит только от двух свойств, с которыми она рождается: масса и металличность, то есть количество присутствующих в ней элементов тяжелее водорода и гелия.

Самые старые звезды, которые мы нашли во Вселенной, практически нетронуты и почти на 100% состоят из водорода и гелия, оставшихся от Большого Взрыва. Им может быть и по 13 миллиардов лет, а самой старой — 14,5 миллиарда лет.

И это большая проблема, потому что самой Вселенной всего 13,8 миллиарда лет, отмечает Этан Сигел с Medium.com.

Ядро шарового скопления Омега Центавра — один из самых переполненных регионов со старыми звездами. Здесь могут быть звезды и по 12 миллиардов лет возрастом, а самым старым — больше 14 миллиардов лет, и это проблема, потому что они старше самой Вселенной

Звезды, которая старше самой Вселенной, быть не может; иначе она существовала бы задолго до Большого Взрыва.

Но ведь Большой Взрыв стал источником появления известной нам Вселенной, из которого вышла вся материя, энергия, нейтрино, фотоны, антиматерия, темная материя и даже темная энергия.

Все, что содержится в нашей наблюдаемой Вселенной, началось с этого события, и все, с чем мы имеем дело сегодня, можно проследить до этого момента. Поэтому простейшее объяснение, что звезды могли появиться до самой Вселенной, должно быть исключено.

Вполне может быть, что мы неправильно вывели возраст Вселенной. Мы извлекаем его из точных измерений Вселенной в крупных масштабах. Изучая ряд особенностей, включая:

  • дефекты плотности и температуры в космическом микроволновом фоне, послесвечении Большого Взрыва;
  • кластеризацию звезд и галактик в настоящее время и на миллиарды световых лет от нас;
  • скорость хабблова расширения ткани Вселенной;
  • историю звездообразования и галактической эволюции;

а также многие другие источники, мы получаем весьма последовательную картину Вселенной.

Она состоит на 68% из темной энергии, на 27% из темной материи, на 4,9% из обычной материи, на 0,1% нейтрино, на 0,01% из излучения и ей около 13,8 миллиарда лет.

Неопределенность возраста Вселенной колеблется в пределах 100 миллионов лет, так что хотя Вселенная, безусловно, может быть на сотню миллионов лет моложе или старше, 14,5 миллиарда лет она наберет вряд ли.

Миссия ЕКА Gaia измерила положения и свойства сотен миллионов звезд вблизи галактического центра и нашла самые древние звезды, известные человечеству

Остается только одна разумная возможность: видимо, мы неправильно оцениваем возраст звезд. Мы подробно изучили сотни миллионов звезд на разных этапах их жизней.

Мы знаем, как звезды образуются и при каких условиях; знаем, когда и как они зажигают ядерный синтез; знаем, как долго продолжаются различные стадии синтеза и насколько они эффективны; знаем, сколько они живут и как умирают, разные типы с разными массами. Если коротко, астрономия — серьезная наука, особенно если говорить про звезды.

В целом самые старые звезды отличаются относительно низкой массой (менее массивны, чем наше Солнце), содержат мало металлов (элементов, помимо водорода и гелия) и могут быть старше самой галактики.

В шаровых скоплениях можно найти чрезвычайно старые звезды

Многие из них находятся в шаровых скоплениях, которые, и это точно, содержат звезды по 12 миллиардов или, в редких случаях, даже по 13 миллиардов лет.

Поколение назад люди утверждали, что этим кластерам — 14-16 миллиардов лет, чем создавали напряжение в устоявшихся космологических моделях, но постепенно улучшение понимания звездной эволюции привело эти числа в соответствии с нормой.

Мы разработали более продвинутые методы, улучшающие наши наблюдательные способности: путем измерения не только содержания углерода, кислорода или железа в этих звездах, но и с использованием радиоактивного распада урана и тория. Мы можем напрямую определять возраст отдельных звезд.

SDSS J102915+172927— это древняя звезда в 4140 световых годах от нас, которая содержит лишь 1/20 000 часть тяжелых элементов, в сравнении с нашим Солнцем, и должна быть возрастом 13 миллиардов лет. Это одна из самых старых звезд во Вселенной

В 2007 году мы сумели измерить звезду HE 1523-0901, которая составляет 80% массы Солнца, содержит всего 0,1% солнечного железа и, как полагают, возрастом 13,2 миллиарда лет, если судить по ее обилию радиоактивных элементов.

В 2015 году вблизи центра Млечного Пути было выявлено девять звезд, которые сформировались 13,5 миллиарда лет назад: всего через 300 000 000 лет после Большого Взрыва. «Эти звезды сформировались до Млечного Пути и галактика сформировалась вокруг них», говорит Луис Хоувс, сооткрыватель этих древних реликтов.

Читайте также:  Биография леверье урбена жана жозефа - все о космосе

По сути, одна из этих девяти звезд имеет меньше 0,001% солнечного железа; именно этот тип звезд будет искать космический телескоп Джеймса Вебба, когда начнет работать в октябре 2018 года.

Это оцифрованное изображение самой старой звезды в нашей галактике. Эта стареющая звезда HD 140283 находится в 190 световых годах от нас. Космический телескоп Хаббла уточнил ее возраст в 14,5 миллиарда плюс-минус 800 миллионов лет

Самой поразительной звездой из всех является HD 140283, неофициально прозванная звездой Мафусаила. Она всего в 190 световых годах от нас, и мы можем измерить ее яркость, температуру поверхности и состав; мы также можем увидеть, что она только начинает развиваться в фазе субгиганта, чтобы стать впоследствии красным гигантом.

Эти фрагменты информации позволяют нам вывести хорошо обозначенный возраст звезды, и результат как минимум вызывает беспокойство: 14,46 миллиарда лет. Некоторые свойства звезды, вроде содержания железа в 0,4% от солнечного, говорят, что звезда старая, но не старейшая из всех.

И несмотря на возможную погрешность в 800 миллионов лет, Мафусаил все-таки создает определенный конфликт между максимальным возрастом звезд и возрастом Вселенной.

Млечный Путь не менялся миллиарды лет. Но по мере взросления звезд самые массивные прекращают существование, а наименее массивные начинают превращаться в субгигантов

Сегодня очевидно, что в прошлом с этой звездой могло произойти нечто, чего мы пока не знаем сегодня. Может быть, она родилась более массивной и каким-то образом лишилась внешних слоев.

Может быть, звезда поглотила немного вещества позже, которое изменило ее содержание тяжелых элементов, смутив наши наблюдения. Может быть, мы просто плохо понимаем фазу субгиганта в звездной эволюции древних звезд с низкой металличностью.

Постепенно мы выведем верную форму или рассчитаем возраст древнейших звезд.

Но если мы окажемся правы, перед нами возникнет серьезная проблема. В нашей Вселенной не может существовать звезды, которая будет старше самой Вселенной. Либо что-то не так с оценкой возраста этих звезд, либо что-то не так с оценкой возраста Вселенной. Либо что-то еще, чего мы пока вообще не понимаем. Это отличный шанс подвинуть науку в новом направлении.

Источник: https://hi-news.ru/space/astronomy-naxodyat-zvezdy-kotorye-starshe-vselennoj-kak-takoe-vozmozhno.html

Какая самая большая звезда во Вселенной?

Вселенная очень большое место, и нет способа, с помощью которого мы сможем узнать, какая звезда самая большая. Но какая самая большая звезда из известных нам?

Прежде чем мы подойдем к ответу, давайте посмотрим на наше собственное Солнце для масштаба. Наша могущественная звезда имеет размер 1,4 млн км в поперечнике. Это такое огромное расстояние, что сложно приставить его в масштабе. Солнце составляет 99,9% от всей материи в нашей Солнечной системе. На самом деле, внутри Солнца содержится один миллион планет Земля.

Астрономы используют термины «солнечный радиус» и «солнечная масса», чтобы сравнить большие и меньшие звезды, мы сделаем тоже самое. Солнечный радиус составляет 690 000 км., одна солнечная масса составляет 2 x 1030 килограммов. Это составляет 2 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 кг.

Одна огромная известная звезда в нашей галактике – Эта Киля, расположена на расстоянии 7500 световых лет от Солнца весом 120 солнечных масс. Она в миллион раз ярче Солнца.

Большинство звезд теряет свою массу в течение долгого времени, подобно солнечному ветру. Но Эта Киля настолько большая, что ежегодно она отбрасывает массу равную 500 массам Земли.

С таким огромным количеством потерянной массы для астрономов очень трудно точно измерить, где заканчивается звезда и начинается ее звездный ветер.

Таким образом, лучший ответ астрономов сейчас, что радиус Эта Киля – 250 размеров Солнца.

И одно интересное замечание: Эта Киля должна вскоре взорваться, это будет одна из самых зрелищных сверхновых, которую когда-либо видели люди.

Но самой массивной звездой во Вселенной считается R136a1, расположенной в Большом Магеллановом Облаке. Есть споры, но его масса может быть больше 265 солнечных масс.

И это загадка для астрономов, ведь теоритически крупнейшие звезды считались около 150 солнечных масс, сформировавшиеся в ранней Вселенной, когда звезды образовались из водорода и гелия, оставшихся после Большого Взрыва.

Ответ на это противоречие то, что R136a1, возможно была сформирована, когда несколько крупных звезд слились вместе. Излишне говорить, что R136a1 в любой день может взорваться в гиперновую.

https://www.youtube.com/watch?v=-8cL7eceFl4

С точки зрения больших звезд давайте рассмотрим знакомую звезду, находящуюся в созвездии Ориона – Бетельгейзе. Этот красный сверхгигант имеет радиус 950 – 1200 размеров Солнца, и охватил бы орбиту Юпитера, если бы был размещен в нашей Солнечной системе.

Но это – ничто. Самая большая известная звезда VY Большого Пса. Красный гипергигант в созвездии Большого Пса, расположенный примерно в 5000 световых лет от Земли. Профессор Роберт Хамфрис из университета Миннесоты недавно вычислил ее верхний размер больше 1 540 размеров Солнца. Если VY Большого Пса поместить в нашу систему, то ее поверхность простиралась бы за орбиту Сатурна.

Это самая большая звезда, которая нам известна, но Млечный Путь, вероятно, имеет десятки звезд, которые еще больше затемняют облака газа и пыли, поэтому мы не можем их видеть.

Но давайте посмотрим, сможем ли мы ответить на исходный вопрос, какая самая большая звезда во Вселенной? Очевидно, для нас фактически невозможно найти ее, Вселенная очень большое место, и нет способа, с помощью которого мы смогли бы всмотреться в каждый уголок.

Пистолет еще одна звезда, которая считается одной из крупнейших.

По словам теоретиков, самые большие звезды будут холодными супергигантами. Например, температура VY Большого Пса всего 3500 К. Действительно большая звезда была бы еще холоднее. Холодный супергигант с температурой в 3000 К, был бы размером 2 600 солнечных.

И в завершение, вот отличный видео ролик, который показывает размер различных объектов в пространстве, начиная с нашей крошечной планеты, заканчивая VV Цефеей. VY Большого Пса не включена в мультипликацию, наверное потому, что у них не было новой информации по этой звезде.

Источник: http://24space.ru/1094-kakaya-samaya-bolshaya-zvezda-vo-vselennoy.html

Про Вселенную и ее нейтронные звезды

по мотивам статьи Нейтронные звезды/рентгеновские двойные с сайта Чандры

Все вокруг нас состоит из пустоты. В основном. Да и мы сами – тоже пустота. Скалы, реки, воздух, здание МГУ, бюстик Вольтера на рояле, самые крепкие алмазы и самые легкие пуховые платки, книги, интернет, экран вашего Ай-Пада, содержимое головы вашего соседа Кольки – все это просто пустота. Буквально.

Атомы, из которых все это сложено, представляют собой крошечные ядра, состоящие из нуклонов (протонов и нейтронов), которые погружены в легкие облачка электронных оболочек – не то частиц, не то квантов энергий, и где они находятся – непонятно, и как они движутся – неясно, здесь можно говорить только о статистических вероятностях… Ядро содержит в себе 99.9% массы всего атома, занимая всего 1/100,000 диаметра электронного облака – ничтожно малую величину!

Электронные оболочки, несмотря на кажущуюся эфемерность, играют очень большую роль в атомной физике – когда, например, вы пытаетесь сблизить атомы своего тела с атомами скалы, они превращаются в упругие шары, больно отталкиваясь всеми этими своими оболочками…

А что, если совсем лишить атомы электронов? Можно ли тогда упаковать материю плотно-плотно – так, чтобы пустоты между ядрами практически исчезли? Допускает ли такое безобразное отношение к материи физика? И что за зверь в результате получится?

Оказывается, в битком набитой всяческими чудесами Вселенной такие звери встречаются повсеместно и называются … нейтронными звездами! Но что может сбить все электроны с атомов и спрессовать их ядра в самое плотное вещество, которое мы только знаем? – Ну конечно же, взрыв!

Только взрыв этот непростой. Его производит массивная звезда-гигант в конце жизненного пути, которая в ярости  выбрасывает в космос все, что в ней накопилось за недолгие годы ее яркой жизни.

А ее ядро при этом сжимается так, что электроны буквально вдавливаются в протоны, которые при этом лишаются заряда и становятся нейтронами. Атомы полностью разрушаются, становясь однородной нейтронной массой. Ужас.

Фактически, в космосе появляется гигантский атом, в котором только одни нейтроны, сжатые в сферу диаметром 10-20 км. Представляете себе плотность такого вещества?

Нейтронные звезды – удивительные, завораживающие, сбивающие с толку объекты. Все, к чему вы привыкли здесь, на Земле, вблизи нейтронных звезд часто бывает лишено всякого смысла.

Сила тяжести там дичайшая – зашкаливают все гравитометры! Искривление пространства, вызванное такой массой, видно практически невооруженным глазом…

  Привезите чайную ложку вещества нейтронной звезды на Землю – она пробьет кору нашей планеты и застрянет где-то глубоко-глубоко в ее веществе…

Страшно? Нет? Ну, если, несмотря на все сказанное, вы все-таки решите направить свой мегакорабль Небесный Орел к нейтронной звезде, нужно принять во внимание следующее:

– гравитация. Как уже говорилось, сила тяжести там такая, что вас буквально порвет. Нет, это не модный оборот молодежной речи –  вас с вашим кораблем сначала растянет, а потом порвет на куски дикая гравитация нейтронной;

– магнитное поле, которое там настолько сильное, что не нейтрально заряженные атомы вашего корабля начнут вытягиваться в сигары, направленные вдоль его линий… К чему это приведет? Хотите поэкспериментировать??

– если вам как-то удастся избежать первых двух напастей, есть еще третья. Мощное магнитное поле быстро вращающейся звезды создает электрическое поле напряжением в квадриллионы вольт! Подобное поле может генерировать разряды (потоки) высокоэнергетических частиц прямо через вакуум- в 30 млн раз сильнее, чем земные молнии… мда, вот вам на закуску. 🙁

Узнаете? Это наш логотип, ну то есть пульсар с облаком горячего газа в центре Крабовидной Туманности!

Быстро вращающиеся нейтронные звезды с сильным магнитным полем и пучком частиц высоких энергий, который, как лампа маяка, описывает в пространстве круг – иногда с частотой до сотен оборотов в секунду – излучает во всем диапазоне частот, включая радиоволны! Открытие подобного чуда – сама по себе очень достойная история, ознакомление с которой настоятельно рекомендуем.

Название “пульсар” происходит от “пульсирующий источник излучения”. Сейчас мы знаем о существовании около тысячи пульсаров. и нет никаких сомнений, что их будет открыто еще больше.

Читайте также:  Меркурий — самый крохотный в солнечной системе - все о космосе

Так, например, самый юный и самый энергичный известный нам пульсар – в Крабовидной туманности – наблюдается на всех длинах волн  – от радио и до гамма-диапазона. Есть несколько десятков пульсаров, которые видны только в рентгеновских лучах. На текущий момент известно также 6 пульсаров гамма-диапазона.

 

Магнетары – нейтронные звезды с чрезвычайно сильным магнитным полем – в квадриллионы раз большим, чем магнитное поле Земли! Они, как правило, образуются еще до взрыва, внутри очень массивной звезды, когда ее ядро сжимается в быстро вращающийся карлик. После формирования нейтронной внешние слои первоначальной звезды …

:#$%^@#$%!! – выносит в открытый космос взрывом сверхновой! Дикие магнитные поля магнетара вызывают т.н. звездотрясения, когда его поверхность расцветает рентгеновскими лучами разных энергий.

Эти рентгеновские вспышки – очень ценный материал для астрономов, поскольку дают возможность изучать промежуточный тип сверхновых – между обычными сверхновыми и гиперновыми – когда звезда просто превращается в поток гамма-излучения, и после нее не остается ничегошеньки…

Самое мощное магнитное поле, которое когда-либо создавало человечество в лаборатории на Земле, было в миллион раз больше, чем естественное магнитное поле Земли.

Но перейти этот предел не получается –  магнитное вещество просто взрывается от мощи поля. Только нейтронная звезда с ее могучей гравитацией может противостоять магнитным полям магнетара.

И то, даже у магнетаров порой кора трескается от невероятной мощи создаваемых ими полей…

Источник этой невообразимой мощи – быстрое вращение поля. Поэтому иногда такие пульсары называют “пульсарами с накачкой вращением” – в отличие от следующего типа пульсаров – “с накачкой аккрецией”.

Случится пульсару быть неподалеку от нормальной звезды – все, приехали. Этот паразит начинает скачивать потихоньку с ничего не подозревающей звезды материал, который закручивается вокруг нейтронной звезды по спирали, прежде чем упасть на нее. 

Кружение этой карусели – не просто акт вандализма космического паразита. Это еще и трение соседних слоев газа между собой, их нагрев до огромных температур и излучение рентгеновских лучей.

При этом сильнейшее магнитное поле нейтронной собирает излучение в столб, бьющий, как правило, с полюсов в противоположные стороны.

А поскольку нейтронная еще и вращается, этот столб описывает в космосе круги – так же, как их описывает ось Земли при прецессии…

Пульсары с накачкой аккрецией материала, получают энергию извне, от своего компаньона, при падении материала. Избыток этой энергии сбрасывается с полюсов в виде струй высоких энергий. Пульсары с накачкой вращением, напротив, сами производят потоки материала наружу, высвобождая свою энергию в космос при бешеном вращении магнитного поля…

Поведение всех этих пульсаров разное. Некоторые показывают стабильные пульсации с периодом, по которому можно сверять часы, а некоторые вспыхивают и гаснут достаточно хаотично. Некоторые бурно выплескивают энергию, некоторые экономят.

Вы спросите,  в чем же отличие пары черная дыра – звезда-компаньон от бинарной системы нейтронная-обычная звезда?

У черной дыры нет поверхности или магнитных полюсов в бытовом понимании этого слова, поэтому они не могут производить периодических рентгеновских вспышек, хотя, иногда и могут немножко мерцать в рентгеновском диапазоне…

Нейтронные звезды – одна из самых интересных тем современной астрофизики. Здесь все имеет приставку “супер”… Нет и очень долго еще не будет на Земле лабораторий, где бы можно было изучать вещество в таких дико экстремальных условиях.

Кто знает, какие еще секреты таят эти темные призраки космоса?

Источник: http://www.nebulacast.com/2013/07/blog-post_17.html

Как умирают самые массивные звёзды: сверхновая, гиперновая или прямой коллапс?

Иллюстрация процесса взрыва сверхновой, наблюдаемой с Земли в XVII веке в созвездии Кассиопея.

Окружающий её материал и постоянное испускание электромагнитного излучения сыграли свою роль в непрерывной подсветке остатков звезды

Создайте достаточно массивную звезду, и она не закончит свои дни тихонечко — так, как это предстоит нашему Солнцу, которое сначала будет плавно гореть миллиарды и миллиарды лет, а затем сожмётся до белого карлика.

Вместо этого её ядро схлопнется, и запустит неконтролируемую реакцию синтеза, которая разметает внешние слои звезды во взрыве сверхновой, а внутренние части сожмёт в нейтронную звезду или чёрную дыру. По крайней мере, так принято считать. Но если вы возьмёте достаточно массивную звезду, сверхновой может и не получиться.

Вместо этого есть другая возможность – прямое схлопывание, в котором вся звезда просто исчезает, превращаясь в чёрную дыру. А ещё одна возможность известна, как гиперновая — она гораздо более энергетическая и яркая, чем сверхновая, и не оставляет за собой остатков ядра. Каким же образом закончат свою жизнь самые массивные звёзды? Вот, что говорит об этом наука.

Туманность из остатков сверхновой W49B, всё ещё видимая в рентгеновском диапазоне, а также на радио- и инфракрасных волнах. Звезда должна превышать Солнце по массе хотя бы в 8-10 раз, чтобы породить сверхновую и создать необходимые для появления во Вселенной таких планет, как Земля, тяжёлые элементы. Каждая звезда сразу после рождения синтезирует в своём ядре гелий из водорода. Звёзды, похожие на Солнце, красные карлики, всего в несколько раз превышающие Юпитер, и сверхмассивные звёзды, превышающие нашу по массе в десятки и сотни раз – все они проходят через этот первый этап ядерных реакций. Чем массивнее звезда, тем больших температур достигает её ядро, и тем быстрее она сжигает ядерное топливо. Когда в ядре звезды заканчивается водород, она сжимается и разогревается, после чего – если достигнет нужной плотности и температуры – может начинать синтез более тяжёлых элементов. Солнцеподобные звёзды смогут разогреться достаточно после того, как закончится водородное топливо, и начнут синтез углерода из гелия, но этот этап для нашего Солнца будет последним. Чтобы перейти на следующий уровень, синтез из углерода, звезда должна превышать Солнце по массе в 8 (или более) раз.
Ультрамассивная звезда WR 124 (звезда класса Вольфа-Райе) с окружающей её туманностью – одна из тысяч звёзд Млечного Пути, способная стать следующей сверхновой. Она также гораздо больше и массивнее тех звёзд, что можно создать во Вселенной, содержащей лишь водород и гелий, и уже может находиться на этапе сжигания углерода. Если звезда будет настолько массивной, то её ждёт настоящий космический фейерверк. В отличие от солнцеподобных звёзд, нежно срывающих свои верхние слои, из которых формируется планетарная туманность, и сжимающихся до белого карлика, богатого углеродом и кислородом, или до красного карлика, который никогда не достигнет этапа сжигания гелия, и просто сожмётся до богатого гелием белого карлика, наиболее массивным звёздам уготован настоящий катаклизм. Чаще всего, особенно у звёзд с не самой большой массой (≈ 20 солнечных масс и меньше), температура ядра продолжает повышаться, пока процесс синтеза переходит на более тяжёлые элементы: от углерода к кислороду и/или неону, и затем далее, по периодической таблице, к магнию, кремнию, сере, приходя в итоге к железу, кобальту и никелю. Синтез дальнейших элементов потребовал бы больше энергии, чем выделяется при реакции, поэтому ядро схлопывается и появляется сверхновая.
Анатомия сверхмассивной звезды в течение её жизни, заканчивающейся сверхновой II типа Это очень яркий и красочный конец, настигающий множество массивных звёзд во Вселенной. Из всех появившихся в ней звёзд лишь 1% обретают достаточную массу, чтобы дойти до такого состояния. При повышении массы количество звёзд, достигших её, уменьшается. Порядка 80% всех звёзд во Вселенной – красные карлики; масса 40% их них не превышает массы Солнца. При этом Солнце массивнее 95% звёзд во Вселенной. В ночном небе полно очень ярких звёзд: тех, что легче всего увидеть человеку. Но за порогом нижнего ограничения для появления сверхновой существуют звёзды, превышающие Солнце по массе в десятки и даже сотни раз. Они очень редки, но весьма важны для космоса – всё потому, что массивные звёзды могут закончить своё существование не только в виде сверхновой.
Туманность Пузырь находится на задворках останков сверхновой, появившейся тысячи лет назад. Если удалённые сверхновые находятся в более пыльном окружении, чем их современные двойники, это потребует коррекции нашего сегодняшнего понимания тёмной энергии

Во-первых, у многих массивных звёзд имеются истекающие потоки и выброшенный наружу материал. Со временем, когда они приближаются либо к концу своей жизни, либо к концу одного из этапов синтеза, что-то заставляет ядро на короткое время сжаться, из-за чего оно разогревается.

Когда ядро становится горячее, скорость всех типов ядерных реакций увеличивается, что ведёт к быстрому увеличению количества энергии, создаваемому в ядре звезды. Это увеличение энергии может сбрасывать большое количество массы, порождая явление, известное, как псевдосверхновая: происходит вспышка ярче любой нормальной звезды, и теряется масса в количестве до десяти солнечных.

Звезда Эта Киля (ниже) стала псевдосверхновой в XIX веке, но внутри созданной ею туманности она всё ещё горит, ожидая финальной участи.

Псевдосверхновая XIX века явила себя в виде гигантского взрыва, выбросив материала на несколько солнц в межзвёздное пространство от Эты Киля. Такие звёзды большой массы в богатых металлами галактиках (как, например, наша), выбрасывают существенную долю своей массы, чем отличаются от звёзд в меньших по размеру галактиках, содержащих меньше металлов Так какова же конечная судьба звёзд, массой более чем в 20 раз превышающих наше Солнце? У них есть три возможности, и мы ещё не полностью уверены в том, какие именно условия приводят к развитию каждой из трёх. Одна из них – сверхновая, которые мы уже обсудили. Любая ультрамассивная звезда, теряющая достаточно много своей массы, может превратиться в сверхновую, если её масса внезапно попадёт в правильные пределы. Но существуют ещё два промежутка масс – и опять-таки, мы точно не знаем, какие именно это массы – позволяющие произойти двум другим событиям. Оба этих события определённо существуют – мы уже их наблюдали.
Фотографии в видимом и близком к инфракрасному свете с Хаббла демонстрируют массивную звезду, примерно в 25 раз превышающую Солнце по массе, внезапно исчезнувшую, и не оставившую ни сверхновой, ни какого-то другого объяснения. Единственным разумным объяснением будет прямой коллапс.

Чёрные дыры прямого коллапса. Когда звезда превращается в сверхновую, её ядро схлопывается, и может стать либо нейтронной звездой, либо чёрной дырой – в зависимости от массы. Но только в прошлом году, впервые, астрономы наблюдали, как звезда массой в 25 солнечных просто исчезла.

Звёзды не исчезают бесследно, но тому, что могло произойти, существует физическое объяснение: ядро звезды прекратило создавать достаточное давление излучения, уравновешивавшее гравитационное сжатие.

Если центральный регион становится достаточно плотным, то есть, если достаточно большая масса оказывается сжатой в достаточно малый объём, формируется горизонт событий и возникает чёрная дыра. А после появления чёрной дыры всё остальное просто втягивается внутрь.

Читайте также:  Конденсат бозе — эйнштейна - все о космосе

Одно из множества скоплений в этом регионе подсвечивается массивными, короткоживущими голубыми звёздами. Всего за 10 миллионов лет большая часть из наиболее массивных звёзд взорвётся, став сверхновыми II типа – или просто испытает прямой коллапс Теоретическую возможность прямого коллапса предсказывали для очень массивных звёзд, более 200-250 солнечных масс. Но недавнее исчезновение звезды такой относительно малой массы поставило теорию под вопрос. Возможно, мы не так хорошо понимаем внутренние процессы звёздных ядер, как считали, и, возможно, у звезды есть несколько способов просто схлопнуться целиком и исчезнуть, не сбрасывая какого-то ощутимого количества массы. В таком случае формирование чёрных дыр через прямой коллапс может быть гораздо более частым явлением, чем считалось, и это может быть весьма удобным для Вселенной способом создания сверхмассивных чёрных дыр на самых ранних стадиях развития. Но существует и другой итог, совершенно противоположный: световое шоу, гораздо более красочное, чем сверхновая.
При определённых условиях звезда может взорваться так, что не оставит ничего после себя!

Взрыв гиперновой. Также известен, как сверхъяркая сверхновая. Такие события бывают гораздо более яркими и дают совсем другие световые кривые (последовательность повышения и понижения яркости), чем любые сверхновые. Ведущее объяснение явления известно, как “парно-нестабильная сверхновая”.

Когда большая масса – в сотни, тысячи и даже многие миллионы раз больше массы всей нашей планеты – схлопывается в небольшой объём, выделяется огромное количество энергии. Теоретически, если звезда будет достаточно массивной, порядка 100 солнечных масс, выделяемая ею энергия окажется такой большой, что отдельные фотоны могут начать превращаться в электрон-позитронные пары.

С электронами всё ясно, а вот позитроны – это их двойники из антиматерии, и у них есть свои особенности.

На диаграмме показан процесс производства пар, который, как считают астрономы, привёл к появлению гиперновой SN 2006gy. При появлении фотонов достаточно высокой энергии появятся и электрон-позитронные пары, из-за чего упадёт давление и начнётся неуправляемая реакция, уничтожающая звезду При наличии большого количества позитронов они начнут сталкиваться с любыми имеющимися электронами. Эти столкновения приведут к их аннигиляции и появлению двух фотонов гамма-излучения определённой, высокой энергии. Если скорость появления позитронов (и, следовательно, гамма-лучей) достаточно низка, ядро звезды остаётся стабильным. Но если скорость увеличится достаточно сильно, эти фотоны, с энергией больше 511 кэВ, будут разогревать ядро. То есть, если начать производство электрон-позитронных пар в схлопывающемся ядре, скорость их производства будет расти всё быстрее и быстрее, что будет ещё сильнее разогревать ядро! Бесконечно это продолжаться не может – в результате это приведёт к появлению самой зрелищной сверхновой из всех: парно-нестабильной сверхновой, в которой происходит взрыв целиком всей звезды массой в более, чем 100 солнц! Это значит, что для сверхмассивной звезды есть четыре варианта развития событий:

  • Сверхновые низкой массы порождают нейтронную звезду и газ.
  • Сверхновые более высокой массы порождают чёрную дыру и газ.
  • Массивные звёзды в результате прямого коллапса порождают массивную чёрную дыру без всяких других остатков.
  • После взрыва гиперновой остаётся один только газ.

Слева – иллюстрация художника внутренностей массивной звезды, сжигающей кремний, и находящейся на последних стадиях, предшествующих сверхновой. Справа – изображение с телескопа Чандра остатков сверхновой Кассиопея A показывает наличие таких элементов, как железо (голубой), сера (зелёный) и магний (красный). Но этот результат не обязательно был неизбежным.

При изучении очень массивной звезды появляется искушение предположить, что она станет сверхновой, после чего останется чёрная дыра или нейтронная звезда. Но на самом деле есть ещё два возможных варианта развитии событий, которые уже наблюдали, и которые происходят довольно часто по космическим меркам.

Учёные всё ещё работают над пониманием того, когда и при каких условиях происходит каждое из этих событий, но они на самом деле происходят. В следующий раз, рассматривая звезду, во много раз превосходящую Солнце по массе и размеру, не думайте, что сверхновая станет неизбежным итогом.

В таких объектах остаётся ещё много жизни, и много вариантов их гибели. Мы знаем, что наша наблюдаемая Вселенная началась со взрыва.

В случае наиболее массивных звёзд мы пока ещё не уверены, закончат ли они свою жизнь взрывом, уничтожив себя целиком, или же тихим коллапсом, полностью сжавшись в гравитационную бездну пустоты.

  • звёзды
  • сверхновая
  • гиперновая
  • чёрные дыры
  • коллапс

Источник: https://habr.com/post/413783/

Гипергиганты — возможные убийцы Земли

С глубокой древности звезды привлекали человека своей недоступностью и красотой. Наука уже много столетий изучает звезды. Но что нам о них известно? Что известно о космосе?

Оказывается, во Вселенной есть очень много космических объектов, которые потенциально представляют угрозу для нашей планеты. Ученые вот уже на протяжении десятков лет наблюдают жуткие вспышки гамма-излучения, возникающие в результате взрыва звезд в отдаленных уголках Вселенной. Как правило, происходят такие взрывы с периодичностью в несколько лет.

Это редкие события, и случаются они в основном в дальних галактиках, которые удалены от нас на многие миллиарды парсек. Из-за того, что были открыты мощнейшие гамма-всплески, ученые учредили новый класс астрономических тел – гиперновые звезды. Такие звезды превосходят своих собратьев в несколько сотен раз.

Галактики, в которых появляются гиперновые звезды, являются самыми опасными уголками во Вселенной.

Астрофизики на основе последних исследований утверждают, что всплески таких гамма-излучений могут оборвать жизнь на Земле. Эта теория объясняет многое, например, неоднократные массовые вымирания на Земле, в том числе гибель динозавров.

Главной угрозой, которая исходила из космоса, долгое время считались кометы и астероиды.

Однако сотрудниками Уошбернского университета был представлен доклад, который доказывал, что смерть всему живому следует ждать из дальнего космоса, и защититься от нее почти невозможно.

В результате взрывов сверхновых и столкновения звезд происходят огромные выбросы гамма-излучения. В отдаленные уголки Галактики при этом проникают волны, которые могут истощить в стратосфере озоновый слой. Это открывает дорогу смертоносному излучению, которое способно уничтожить все живое на Земле. Исследователи полагают, что такое уже происходило, и не раз.

Ученые провели исследования и установили, что причиной таких мощных взрывов являются крупные звезды. По приблизительным расчетам вес гиперновых оценивается в сто и более Солнечных масс.

Для жизни на Земле существует гипотетическая опасность из-за вспышки близрасположенной гиперновой звезды.

По подсчетам астрономов, подобные события для нашей Галактики в среднем должны случаться раз в двести миллионов лет.

Гиперновая звезда может без труда уничтожить все живые организмы на планете, даже бактерии, находясь при этом на расстоянии свыше трех тысяч световых лет от Земли. Таинственная звезда Эта Киля является ближайшим от Земли кандидатом на звание гиперновой.

Это самая загадочная и таинственная звезда в нашей Галактике. Она постоянно вызывает интерес астрономов со всего мира. Этот интерес не случаен, ученые считают, что Эта Киля несет в себе угрозу для нашей планеты.

Она набрала уже массу, близкую к критической, и в ближайшее время сотрясет Вселенную взрывом неведомой мощности.

Эта Киля является на данный момент одним из ярчайших небесных тел Млечного пути. Светимость ее превышает солнечную в пять миллионов раз. Эту опасную звезду можно сравнить с заснувшим вулканом, способным пробудиться в любую минуту, и его последствия будут ужасающими.

Ученые за последние несколько месяцев отмечают активность Эты. По утверждению астрономов, звезда каким-то образом ярче Солнца в четыре миллиона раз. Регулярные мощнейшие вспышки выбрасывают целые облака некоего звездного вещества в атмосферу.

Создается впечатление, что в скором времени звезда уничтожит сама себя. Исследователи предполагают, что звезда может самоуничтожиться в «юном возрасте».

Продолжительность существования звезд исчисляется миллиардами лет, однако такие большие и яркие как Эта, вполне могут сгореть за один миллион лет. Это считается очень коротким сроком по космическим меркам.

Смертью звезды является гигантский взрыв, который буквально разрывает ее на множество частей, разлетающихся на триллионы километров. Эта имеет размеры и массу, которые превосходят Солнце во много раз, поэтому она может умереть как гипервновая и сверхновая звезда, которая по своей яркости и по количеству излучаемой энергии превзойдет всю огромную Галактику.

Крайне сложно описать последствия такого катаклизма. Однако ученые утверждают, что если бы звезда находилась ближе к Земле, то биосфера нашей планеты на себе испытала бы то, что испытывают под лампой ультрафиолета микробы.

В настоящий момент, по утверждениям ученых, Эта находится в том же состоянии, как и 7500 лет назад. Именно такое количество времени понадобилось квантам излучения, чтобы добраться до Земли. О том же, какая участь ждет это опасное и уникальное небесное тело, люди узнают в предстоящие столетия.

Любопытной представляется также звезда Канис Мажорис, которая находится в созвездии Большого Пса. На данный момент это наибольшая звезда во Вселенной.

Она настолько велика, что если уменьшить Землю до одного сантиметра, и уменьшить пропорционально Канис Мажорис, то ее размер будет примерно 2,2 километра. В настоящий момент наибольшая звезда во Вселенной растеряла больше половины своей массы.

Это говорит о том, что звезда стареет и ее водородное горючее иссякает. После того, как оно иссякнет, звезда, вероятнее всего, взорвется сверхновой и перевоплотится или в черную дыру, или в нейтральную звезду.

О свойствах данной звезды идут противоречивые споры. По одной версии, звезда Канис Мажорис – огромный красный гипергигант. По другой же версии – это огромный красный сверхгигант, диаметр которого больше солнечного лишь в 600 раз, а не в 2000. А также, сколько еще осталось времени этой звезде, и когда произойдет ее взрыв.

Астрономы полагают, что наша планета в прошлом уже сталкивалась с последствиями взрыва подобной звезды. Если в нашу планету попадет поток гамма-излучения, то это станет причиной вымирания всех земных организмов. По одной из гипотез, именно это и стало причиной вымирания пятидесяти процентов организмов около 500 миллионов лет назад, когда произошло Ордовикское вымирание.

No related links found

Источник: http://tainy.net/33312-gipergiganty-vozmozhnye-ubijcy-zemli.html

Ссылка на основную публикацию