Исключая учёных и незначительное меньшинство, остальных людей явления и феномены Вселенной интересуют чаще всего с точки зрения двух мотивов. Во-первых, насколько то или иное космическое событие угрожает непосредственно Земле и её обитателям. Во-вторых, насколько происходящее в космосе может удовлетворить человеческую страсть к зрелищам, особенно масштабным. Взрыв сверхновой звезды в этом плане является идеальным кандидатом на повышенный интерес широкой общественности: это более чем масштабное событие и при определённых условиях оно может иметь для нашей планеты катастрофические последствия.
То, по сравнению с чем меркнет Солнце
Взрыв сверхновой звезды на самом деле это своего рода космическое «масло масляное», то есть тавтология. Без взрыва, или как выражаются специалисты, вспышки о сверхновой звезде говорить нельзя. Употребляемые названия «новые» и «сверхновые» звёзды используются для отображения зафиксированных изменений в светимости звёзд, чего не наблюдается у «старых» небесных тел. О сверхновой звезде говорят лишь в тех случаях, когда наблюдается вспышка или, что чаще, последствия вспышки. Сверхновая звезда это скорее не специфический тип звёзд, а этап в эволюции звёздных объектов. Этап завершающий, так как после вспышки-взрыва звезда перестаёт существовать, составляющее её вещество разносится по Вселенной, а на месте бывшей звезды формируется либо чёрная дыра, либо нейтронная звезда.
В определённом смысле вспышка сверхновой звезды это свидетельство о смерти звезды.
Правда, такие звёзды умирают весьма активно, это никоим образом не похоже на медленный процесс угасания. При взрыве среднестатистической сверхновой звезды выделяется столько же энергии, сколько способно дать Солнце за примерно миллиард лет непрерывной «работы». Учёные высчитали, что в каждой галактике сверхновая звезда появляется раз примерно в 300 лет. Вместе с тем наблюдать этот процесс воочию можно очень редко, обычно исследователи фиксируют лишь последствия вспышки, выражающиеся в потоке заряженных частиц, разносящихся по Вселенной, и по объектам в месте взрыва. Благодаря развитию космической техники и оптики в настоящее время учёные ежегодно фиксируют следы от десятков ранее неизвестных сверхновых звёзд.
Типы сверхновых звезд
К настоящему моменту существует деление на несколько типов сверхновых звёзд, которые объединяются в два основных класса. Сверхновые первого класса отличаются тем, что в картине наблюдения последствий взрыва отсутствуют линии водорода. Соответственно, в картине последствий вспышки сверхновых звёзд второго класса наблюдаются линии водорода. В свою очередь, первый класс сверхновых звёзд делится на три типа в зависимости от наличия и отсутствия определённых базовых химических элементов. Тип Ia – присутствие сильных линий ионизированного кремния; тип Ib характеризуется отсутствием или слабостью линий кремния и наличием линий гелия, а тип Ic при дефиците линий кремния практически не имеет и линий гелия. Второй класс сверхновых звёзд делится на два основных типа, с постоянным спектром и с меняющимся спектром, причём первый тип ещё делится на несколько подтипов в зависимости от наличия и характеристик узких линий спектра.
Присутствие или отсутствие линий водорода в следах вспышки сверхновой звезды является фундаментальным различием, свидетельствующим как о различном химическом составе разрушившихся небесных тел, так и о разных механизмах их эволюции. Наличие водорода говорит о том, что взорвавшаяся звезда имела к моменту разрушения газовую водородную оболочку, то есть атмосферу, подчас довольно сильную. В таком случае, то есть в варианте сверхновых звёзд второго класса, механизмом разрушения звезды был гравитационный коллапс.
Внутренняя термоядерная реакция затухает, а масса звезды превышает критический предел – начинается гравитационное разрушение небесного тела. Если линий водорода нет, значит, на момент вспышки газового слоя у поверхности звезды не было. Его могло «сдуть» мощными космическими потоками или водородный слой мог «перетечь» на находящееся рядом космическое тело с мощной гравитацией. Это означает, по мнению учёных, что основным механизмом вспышки сверхновых звёзд первого класса (особенно это касается сверхновых типа Ia) являлся термоядерный взрыв, подробности сценария которого пока не ясны.
Причины не ясны, а вот опасности очевидны
Для многих направлений научного изучения Вселенной характерна ситуация, когда на несколько найденных ответов появляются сотни и тысячи новых вопросов. Рассмотрение сверхновых звёзд не является исключением – несмотря на большие успехи в изучении этого уникального феномена, до сих пор нет ясности и научного консенсуса в причинах вспышек этих звёзд.
Наука пока не до конца понимают, как именно и почему звёзды завершают свой эволюционный путь. Хотя, разумеется, существует основная гипотеза, которой придерживается и руководствуется в дальнейших изысканиях научное сообщество. Гипотеза эта гласит, что звезда может закончить своё существование как минимум двумя способами. В случае, если она не достигает больших размеров и не превышает критический предел массы (так называемый предел Чандрасекара, по имени выдающегося астрофизика Субраманьяна Чандрасекара), то её ждёт постепенное угасание. Термоядерный синтез в её ядре будет постепенно замедляться, температура звезды будет понижаться, пока, наконец, «двигатель» не остановится и звезда не превратится в замёрзший безжизненный кусок материи, то есть в «белого карлика».
А вот если звезда достигнет значительных размеров и её масса превысит предел Чандрасекара, тогда нужно ждать появления сверхновой.
Звезда будет стремиться восстановить равновесие между внешней силой гравитации и внутренней силой давления, вырабатываемой термоядерной реакцией. Равновесие это будет под угрозой из-за истощения запасов энергии для синтеза внутри ядра. Чтобы эти запасы пополнить, звезда будет забирать энергию из своих внешних слоёв и при этом сжиматься. Сжатие звезды и разогрев её ядра будет длиться до тех пор, пока не произойдёт взрыв, который разметает звезду по Вселенной, а сердцевина её ядра не сожмётся до нейтронной звезды или чёрной дыры. Что же касается потенциальной опасности вспышки сверхновой звезды, то угроза может быть весьма ощутимой.
Взрыв сверхновой сопровождается выбросом огромной энергии. Если представить сценарий, что такая вспышка произойдёт на расстоянии примерно 10 световых лет от Земли, то мощные потоки радиоактивного излучения и даже отдельные материальные фрагменты звезды обрушатся на нашу планету. Вероятнее всего, озоновому слою земной атмосферы будет нанесён катастрофический ущерб, на естественное преодоление которого уйдут сотни и тысячи лет. К тому моменту жизнь на планете прекратится под воздействием смертельного излучения. Сначала погибнут простейшие живые организмы, однако затем вымирание ждёт и всех стоящих выше по пищевой цепочке животных. Впрочем, на данный момент в ближайших космических окрестностях, на расстоянии в 350-500 световых лет от Земли, не наблюдается звезды, потенциально способной стать сверхновой.
Александр Бабицкий
