Новые и сверхновые звезды

1. Новые и сверхновые звезды

Сомова Мария, 11 Б

2. Новые и сверхновые

Термин «сверхновая» перекочевал от термина «новая звезда». «Новыми» называли
звезды, которые возникали на небосклоне практически на пустом месте, после чего
постепенно угасали. Первые «новые» известны ещё по китайским летописям,
датируемым вплоть до второго тысячелетия до нашей эры. Что интересно, среди
этих новых нередко встречались сверхновые. К примеру, именно сверхновую в
1571 году наблюдал Тихо Браге, который впоследствии ввёл термин «новая
звезда». Сейчас нам известно, что в обоих случаях речь не идёт о рождении новых
светил в буквальном смысле.
Новые и сверхновые звезды обозначают резкое увеличение яркости какой-либо
звезды или группы звезд. Как правило, раньше люди не имели возможности
наблюдать звёзды, которые порождали эти вспышки. Это были слишком тусклые
объекты для невооруженного глаза или астрономического прибора тех лет. Их
наблюдали уже в момент вспышки, что естественно походило на рождение нового
светила.
Несмотря на схожесть этих явлений, в наши дни существует резкое различие в их
определениях. Пиковая светимость сверхновых звезд в тысячи и сотни тысяч раз
больше пиковой светимости новых. Такое расхождение объясняется
принципиальным различием природы этих явлений.

3. Рождение новых звезд

Новые вспышки являются термоядерными взрывами, происходящим в некоторых
тесных звездных системах. Такие системы состоят из белого карлика и более
крупной звезды-компаньона (звезды главной последовательности, субгиганта или
гиганта). Могучее тяготение белого карлика притягивает вещество из звездыкомпаньона, в результате чего вокруг него образуется аккреционный диск.
Термоядерные процессы, происходящие в аккреционном диске, временами теряют
стабильность и приобретают взрывной характер.
В результате такого взрыва яркость звездной системы увеличивается в тысячи, а то и в
сотни тысяч раз. Так происходит рождение новой звезды. Доселе тусклый, а то и
невидимый для земного наблюдателя объект приобретает заметную яркость. Как
правило, своего пика такая вспышка достигает всего за несколько дней, а затухать
может годами. Нередко такие вспышки повторяются у одной и той же системы раз в
несколько десятилетий, т.е. являются периодичными. Также вокруг новой звезды
наблюдается расширяющаяся газовая оболочка.
Сверхновые взрывы обладают совершенно иной и более разнообразной природой
своего происхождения.

4. Смерть сверхгигантов

Сверхновыми становятся звезды, масса которых превышает 8-10
солнечных масс. Ядра таких звезд, исчерпав, водород, переходят к
термоядерным реакциям с участием гелия. Исчерпав гелий, ядро
переходит к синтезу всё более тяжелых элементов. В недрах звезды
создаётся всё больше слоёв, в каждом из которых происходит свой тип
термоядерного синтеза. В конечной стадии своей эволюции такая
звезда превращается в «слоёный» сверхгигант. В его ядре происходит
синтез железа, тогда как ближе к поверхности продолжается синтез
гелия из водорода.
Слияние ядер железа и более тяжёлых элементов происходит с
поглощением энергии. Поэтому, став железным, ядро сверхгиганта
больше не способно выделять энергию для компенсации
гравитационных сил. Ядро теряет гидродинамическое равновесие и
приступает к беспорядочному сжатию. Остальные слои звезды
продолжают поддерживать это равновесие, до тех пор, пока ядро не
сожмётся до некого критического размера. Теперь гидродинамическое
равновесие теряют остальные слои и звезда в целом. Только в этом
случае «побеждает» не сжатие, а энергия, выделившая в ходе коллапса
и дальнейших беспорядочных реакций. Происходит сброс внешней
оболочки – сверхновый взрыв.

5. Классовые различия

Различные классы и подклассы сверхновых объясняются тем, какой звезда была
до взрыва. К примеру, отсутствие водорода у сверхновых I класса (подкласса Ib,
Ic) является следствие того, что водорода не было у самой звезды. Вероятнее всего,
часть её внешней оболочки была потеряна в ходе эволюции в тесной двойной
системе. Спектр подкласса Ic отличается от Ib отсутствием гелия.
В любом случае сверхновые таких классов происходят у звезд, не имеющих
внешней водородно-гелиевой оболочки. Остальные же слои лежат в довольно
строгих пределах своего размера и массы. Это объясняется тем, что термоядерные
реакции сменяют друг друга с наступлением определенной критической
стадии. Поэтому взрывы звезд Ic и Ib класса так похожи. Их пиковая светимость
примерно в 1,5 миллиардов раз превышает светимость Солнца. Эту светимость
они достигают за 2-3 дня. После этого их яркость в 5-7 раз слабеет за месяц и
медленно уменьшается в последующие месяцы.
Звёзды сверхновых II типа обладали водородно-гелиевой оболочкой. В
зависимости от массы звезды и других её особенностей это оболочка может иметь
различные границы. Отсюда объясняются широкий диапазон в характерах
сверхновых. Их яркость может колебаться от десятков миллионов до десятков
миллиардов солнечных светимостей (исключая гамма-всплески). А динамика
изменения яркость имеет самый различный характер.

6. Трансформация белого карлика

Особую категорию сверхновых составляет вспышки Ia класса. Это единственный класс сверхновых
звезд, который может происходить в эллиптических галактиках. Такая особенность говорит о том, что
эти вспышки не являются продуктом смерти сверхгигантов. Сверхгиганты не доживают до того
момента, как их галактики «состарятся», т.е. станут эллиптическими. Также все вспышки этого класса
имеют практически одинаковую яркость. Благодаря этому сверхновые Ia типа являются
«стандартными свечами» Вселенной.
Они возникают по отличительно иной схеме. Как отмечалось ранее, эти взрывы по своей природе чем то сходны с новыми взрывами. Одна из схем их возникновения предполагает, что они также
зарождаются в тесной системе белого карлика и его звезды-компаньона. Однако, в отличие от новых
звезд, здесь происходит детонация иного, более катастрофического типа.
По мере «пожирания» своего компаньона, белый карлик увеличивается в массе до тех пор, пока не
достигнет предела Чандрасекара. Этот предел, примерно равный 1,38 солнечной массы, является
верхней границы массы белого карлика, после которого он превращается в нейтронную звезду. Такое
событие сопровождается термоядерным взрывом с колоссальным выделением энергии, на много
порядков превышающим обычный новый взрыв. Практически неизменное значение предела
Чандрасекара объясняет столь малое расхождение в яркостях различных вспышек данного подкласса.
Эта яркость почти в 6 миллиардов раз превышает солнечную светимость, а динамика её изменения
такая же, как у сверхновых Ib, Ic класса.

7. Прародители жизни

Несмотря на всю свою катастрофичность, сверхновые по праву можно
назвать прародителями жизни во Вселенной. Мощность их взрыва
подталкивает межзвездную среду на образования газопылевых облаков и
туманностей, в которых впоследствии рождаются звезды. Ещё одна их
особенность состоит в том, что сверхновые насыщают межзвездную среду
тяжелыми элементами.
Именно сверхновые порождают все химические элементы, что тяжелее
железа. Ведь, как отмечалось ранее, синтез таких элементов требует
затрат энергии. Только сверхновые способны «зарядить» составные ядра
и нейтроны на энергозатратные производство новых элементов.
Кинетическая энергия взрыва разносит их по пространству вместе с
элементами, образовавшимися в недрах взорвавшейся звезды. В их
число входят углерод, азот и кислород и прочие элементы, без которых
невозможна органическая жизнь.

8. Источник:

https://zen.yandex.ru/media/spacegid/sverhnovyezvezdy-5c3dbd18f622cf00a99c0764

9. Спасибо за внимание!