Сторінка
2

Наднові зорі

Оболонки наднових І типу практично позбавлені водню. З цього випливає, що такі зорі вже втратили багаті на водень зовнішні шари в процесі еволюції і перетворилися на компактні об'єкти, подібні до білих карликів. Наднові II типу — це червоні гіганти й надгіганти з масою в кілька разів більшою від маси Сонця. У наднових І типу маса викинутої під час вибуху оболонки складає близько 0,3 сонячної маси, а в наднових II типу — 1—2 сонячних.

Наднові II типу масивніші й молодші. Наднові І типу пов'язані із зорями, що практично завершили еволюцію, тому вони можуть спостерігатися у всіх галактиках, а не тільки в рукавах спіральної структури.

Причини спалахів наднових вивчені не повністю, але зі спостережень вибудовується певна теорія. Наприкінці еволюції у центральних областях зорі виснажуються запаси ядерного пального. При цьому ядро може почати катастрофічно стискатися, тому що внутрішній тиск не в змозі зрівноважити гравітаційні сили. Настає гравітаційний колапс, зовнішні шари зорі-гіганта падають на ядро, яке продовжує стискатися. Потім ядро перестає стискатися, утворює надщільну конфігурацію нейтронної зорі, а зовнішні шари продовжують рух. Відбувається зіткнення, що призводить до миттєвого розігрівання речовини й утворення могутньої ударної хвилі. Спрямовуючись назовні, ударна хвиля нагріє холодну зовнішню оболонку червоного гіганта і скине її зовнішні шари.

Утворення наднових І типу також починається з катастрофічного стискання зорі, якщо маса зорі (білого карлика) перевищує критичне значення — чандра-секарівску межу. Ця межа складає приблизно 1,4 сонячної маси

Поки не існує досить переконливого пояснення загасання блиску наднових нового типу. У 1956 році було висловлено припущення, що основним джерелом енергії на пізній стадії спалаху таких зір може бути радіоактивний розподіл надважких трансуранових ядер. Однак не вдалося пояснити, який механізм утворення такої великої кількості надважкого елемента (передбачався Каліфорній-256).

Потім була запропонована інша гіпотеза, за якою під час спалаху наднових І типу утворюється величезна кількість (близько маси Сонця) радіоактивного ізотопу Нікол-56. Цей ізотоп розпадається з періодом близько 6 діб, перетворюючись на Кобальт-56. Останній розпадається з періодом 88 діб і переходить у стабільний ізотоп Ферум-56. При кожному розпаданні виділяються гамма-кванти з енергією близько 1 МеВ. Ще не зовсім зрозуміло, яким чином вдасться пояснити деякі деталі поглинання твердих гамма-квантів і чому відсутні дуже помітні-лінії поглинання кобальту у всіх спектрах наднових І тішу. Аргументом на користь цієї гіпотези є вивчення спектра наднової, що спостерігалася в 1972 р. у галактиці NGC 5253. На заключній стадії він складався тільки із широких смуг випромінювання, що були ототожнені з лініями іонізованого Феруму. Спектр показав, що кількість Феруму в оболонці складає близько десятих часток сонячної маси.

Наднові залишають на небі помітні сліди, які можуть спостерігатися із Землі. Оболонки, викинуті при вибуху, рухаються зі швидкістю близько 10 тис. км/с. При цьому вони взаємодіють із середовищем, наслідком чого є виникнення безлічі ефектів, що спостерігаються сучасними засобами астрономії. В окремих випадках можна спостерігати і самі оболонки.

Першим космічним об'єктом, ототожненим із надновою, була Крабоподібна туманність. У 1928 році Хаббл довів, що вона є залишком зорі, що спалахнула в 1054 році в сузір'ї Тельця. Цілком збігалися координати двох об'єктів, а екстраполяція власних рухів волокон туманності показала, що близько 900 років тому кутові розміри її були настільки малими, що на небі вона виглядала тільки точкою.

Крабоподібна туманність є радіоджерелом, рентгенівським джерелом, усередині неї знаходиться короткоперіодичний пульсар. Оптичне світіння Крабо-подібної туманності має яскравий безперервний спектр. Крім того, вона випромінює ще спектральні лінії. їхнім джерелом є мережа волокон, що розширюється зі швидкістю більше 1000 км/с. Зрозуміло, що ця мережа є залишком колишньої оболонки зорі. Спектральний аналіз хімічного складу волокон показав, що він подібний до складу сонячної атмосфери, але зі значно більшою (у кілька разів), ніж у Сонця, кількістю Гелію. Переважає в їхньому складі Гідроген.

Електромагнітне випромінювання від Крабоподібної туманності на сьогодні спостерігається в діапазоні від метрових радіохвиль до наджорстких квантів з енергією близько 1012 еВ. Причиною цього випромінювання є релятивістські електрони, що рухаються в магнітному полі.

У центральній частині туманності був вияшіений пульсар — нейтронна зоря з періодом 0,033 с Пульсар у Крабоподібній туманності випромінює не тільки радіохвилі, але й оптичні й рентгенівські кванти. Оптичний об'єкт, що спостерігається в її центрі, є саме пульсаром, що підтверджується періодичністю його оптичного випромінювання, період якого точно дорівнює періодові радіопульсара.

Тривалі спостереження показали, що пульсари є залишками спалахів наднових зір. На сьогодні відомо більше 400 пульсарів. У зв'язку з тим, що періоди пульсарів зростають через гальмування обертання, то визначити вік пульсара легко. їхній середній вік складає приблизно декілька мільйонів років. Наймолодшим є пульсар у Крабоподібній туманності, вік якого близько 1000 років.

У тих випадках, коли пульсар орієнтований щодо земного спостерігача так, що вісь його діаграми випромінювання проходить через Землю, можна спостерігати пульсар у туманності. Крім знаменитої Крабоподібної туманності такий рідкісний випадок є в туманності в сузір'ї Вітрила. Період останнього складає 0,089 с, а вік, визначуваний за гальмуванням, близько 10 000 років. Цей пульсар також є джерелом оптичного і гамма-випромінювання.

За відстанню до пульсарів і характером діаграми їхнього радіовипромінювання визначена повна кількість пульсарів у Галактиці, що складає близько 100 000. У середньому кожні 20—30 років у Галактиці народжується новий пульсар, що, очевидно, і визначає частоту спалахів наднових зір.

Більшість пульсарів рухається зі швидкістю більше 100 км/с, а деякі мають швидкості близько 200—400 км/с. Швидше за все, ці швидкості вони отримали під час спалаху наднової. Маса скинутої оболонки складає приблизно 30% маси зорі, що вибухнула, швидкість викиду — приблизно 10 тис. км/с, тому при будь-якій навіть невеликій асиметрії у викинутій оболонці ядро зорі, за законом збереження імпульсу, набуде швидкості близько сотень кілометрів на секунду.