A csillagok nem élnek örökké. Ők is születnek és meghalnak. Némelyikük, mint a Nap, több milliárd évig létezik, nyugodtan eléri az öregkort, majd lassan elhalványul. Mások sokkal rövidebb és viharosabb életet élnek, és szintén katasztrofális halálra vannak ítélve. Létüket egy óriási robbanás szakítja meg, majd a csillag szupernóvává változik. A szupernóva fénye megvilágítja az űrt: robbanása sok milliárd fényév távolságból látható. Hirtelen egy csillag jelenik meg az égen, ahol korábban, úgy tűnt, nem volt semmi. Innen ered a neve. A régiek azt hitték, hogy ilyen esetekben valóban új csillag világít. Ma már tudjuk, hogy valójában egy csillag nem születik, hanem meghal, de a név ugyanaz marad, szupernóva.

SZUPERNOVA 1987A

1987. február 23-ról 24-re virradó éjszaka a hozzánk legközelebb eső galaxisok egyikében. A Nagy Magellán-felhőben, mindössze 163 000 fényévre, egy szupernóva jelent meg a Doradus csillagképben. Szabad szemmel is láthatóvá vált, májusban elérte a +3 magnitúdót, majd a következő hónapokban fokozatosan veszített fényességéből, mígnem távcső vagy távcső nélkül ismét láthatatlanná vált.

Jelen és múlt

A Supernova 1987A, ahogy a neve is sugallja, volt az első szupernóva, amelyet 1987-ben észleltek, és az első, amely szabad szemmel is látható volt a távcsövek korszakának hajnala óta. A helyzet az, hogy Galaxisunkban az utolsó szupernóva-robbanást 1604-ben figyelték meg, amikor még nem találták fel a távcsövet.

De ami még ennél is fontosabb, a star* 1987A megadta a modern agronómusoknak az első lehetőséget, hogy viszonylag kis távolságból megfigyeljenek szupernóvát.

Mi volt azelőtt?

Az 1987A szupernóva vizsgálata kimutatta, hogy ez egy II. típusú szupernóva. Vagyis az égbolt ezen részének korábbi fényképein felfedezett őscsillag vagy elődcsillag egy kék szuperóriásnak bizonyult, amelynek tömege csaknem húszszorosa a Nap tömegének. Így egy nagyon forró csillagról volt szó, amelynek gyorsan kifogyott a nukleáris üzemanyaga.

A gigantikus robbanás után csak egy gyorsan táguló gázfelhő maradt, amiben még senki sem tudott felfedezni egy neutroncsillagot, amelynek megjelenésére elméletileg számítani kellett volna. Egyes csillagászok azzal érvelnek, hogy a csillagot még mindig felszabaduló gázok borítják, míg mások azt feltételezik, hogy csillag helyett fekete lyuk képződik.

EGY CSILLAG ÉLETE

A csillagok egy csillagközi anyagfelhő gravitációs összenyomásának eredményeként születnek, amely felhevítés hatására központi magja olyan hőmérsékletre emelkedik, amely elegendő a termonukleáris reakciók elindításához. A már meggyulladt csillag későbbi fejlődése két tényezőtől függ: a kezdeti tömegtől és a kémiai összetételtől, az első, különösen az égési sebességtől. A nagyobb tömegű csillagok forróbbak és világosabbak, de ezért hamarabb kiégnek. Így a nagy tömegű csillagok élettartama rövidebb, mint egy kis tömegű csillagé.

Vörös óriások

A hidrogént égető csillagról azt mondják, hogy „elsődleges fázisában” van. Bármely csillag életének nagy része egybeesik ezzel a fázissal. Például a Nap 5 milliárd éve van a főfázisban, és sokáig ott is marad, és amikor ez az időszak véget ér, csillagunk egy rövid instabilitási fázisba kerül, ami után ismét stabilizálódik, ezúttal vörös óriás formájában. A vörös óriás összehasonlíthatatlanul nagyobb és fényesebb, mint a főfázisban lévő csillagok, de sokkal hűvösebb is. Az Antares a Skorpió csillagképben vagy a Betelgeuse az Orion csillagképben a vörös óriások kiváló példái. Színük szabad szemmel is azonnal felismerhető.

Amikor a Nap vörös óriássá változik, külső rétegei „elnyelik” a Merkúr és a Vénusz bolygókat, és elérik a Föld pályáját. A vörös óriás fázisban a csillagok elveszítik légkörük külső rétegeinek jelentős részét, és ezek a rétegek olyan planetáris ködöt alkotnak, mint az M57, a Lyra csillagkép Gyűrűsködje vagy a Vulpecula csillagképben az M27, a Súlyzóköd. Mindkettő kiválóan alkalmas a teleszkópos megtekintésére.

Út a döntőbe

Ettől a pillanattól kezdve a csillag további sorsa elkerülhetetlenül a tömegétől függ. Ha kisebb, mint 1,4 naptömeg, akkor a nukleáris égés befejezése után egy ilyen csillag kiszabadul külső rétegeiből, és fehér törpévé zsugorodik, ami a kis tömegű csillag fejlődésének utolsó szakasza. Évmilliárdok kell ahhoz, hogy a fehér törpe lehűljön és láthatatlanná váljon. Ezzel szemben egy nagy tömegű csillag (legalább 8-szor nagyobb tömegű, mint a Nap), miután kifogy a hidrogénből, túléli a hidrogénnél nehezebb gázok, például hélium és szén elégetésével. A kompresszió és tágulás egy sor fázisán átesett egy ilyen csillag több millió év után katasztrofális szupernóva-robbanást él át, óriási mennyiségű saját anyagát lökve ki az űrbe, és szupernóva-maradványná változik. Körülbelül egy héten belül a szupernóva meghaladja a galaxisában lévő összes csillag fényességét, majd gyorsan elsötétül. A központban egy neutroncsillag marad, egy óriási sűrűségű kis objektum. Ha a csillag tömege még nagyobb, a szupernóva-robbanás következtében nem csillagok, hanem fekete lyukak jelennek meg.

A SZUPERNOVA TÍPUSAI

A szupernóvák fényének tanulmányozása során a csillagászok arra a következtetésre jutottak, hogy ezek nem egyformák, és a spektrumaikban megjelenő kémiai elemek alapján osztályozhatók. A hidrogén itt kiemelt szerepet játszik: ha egy szupernóva spektruma hidrogén jelenlétét megerősítő vonalakat tartalmaz, akkor a II. ha nincsenek ilyen vonalak, az I. típusúnak minősül. Az I. típusú szupernóvákat la, lb és l alosztályokra osztják, figyelembe véve a spektrum egyéb elemeit.

A robbanások eltérő természete

A típusok és altípusok osztályozása tükrözi a robbanás mögött meghúzódó mechanizmusok sokféleségét és az őscsillagok különböző típusait. A szupernóva-robbanások, mint például az SN 1987A, egy nagy tömegű (a Nap tömegének több mint nyolcszorosát meghaladó) csillag utolsó evolúciós szakaszában fordulnak elő.

Az lb és lc típusú szupernóvák olyan nagy tömegű csillagok központi részeinek összeomlásából származnak, amelyek hidrogénburkájuk jelentős részét elvesztették az erős csillagszelek vagy a kettősrendszerben lévő másik csillagra való anyagátvitel miatt.

Különféle elődök

Minden lb, lc és II típusú szupernóva az I. populációba tartozó csillagokból származik, vagyis a spirálgalaxisok korongjaiban koncentrálódó fiatal csillagokból. A la típusú szupernóvák viszont régi II. populációjú csillagokból származnak, és megfigyelhetők mind az elliptikus galaxisokban, mind a spirálgalaxisok magjaiban. Ez a típusú szupernóva egy fehér törpétől származik, amely egy bináris rendszer része, és anyagot von el a szomszédjától. Amikor egy fehér törpe tömege eléri stabilitási határát (ezt Chandrasekhar-határnak hívják), megindul a szénatommagok gyors fúziós folyamata, és robbanás következik be, melynek eredményeként a csillag kidobja tömegének nagy részét.

Különböző fényerő

A szupernóvák különböző osztályai nem csak spektrumukban különböznek egymástól, hanem a robbanás során elért maximális fényerősségükben is, és abban is, hogy ez a fényerő pontosan hogyan csökken az idő múlásával. Az I. típusú szupernóvák általában sokkal fényesebbek, mint a II. típusú szupernóvák, de sokkal gyorsabban is halványulnak el. Az I-es típusú szupernóvák néhány órától néhány napig tartanak csúcsfényességgel, míg a II-es típusú szupernóvák akár több hónapig is fennmaradhatnak. Felállítottak egy hipotézist, amely szerint a nagyon nagy tömegű (a Nap tömegének több tízszeresét meghaladó) csillagok még hevesebben robbannak fel, mint a „hipernóvák”, és magjuk fekete lyukká változik.

SZUPERNOVEK A TÖRTÉNELEMBEN

A csillagászok úgy vélik, hogy 100 évente átlagosan egy szupernóva robban fel galaxisunkban. Az elmúlt két évezredben történetileg dokumentált szupernóvák száma azonban még a 10-et sem éri el. Ennek egyik oka az lehet, hogy a szupernóvák, különösen a II. típusú szupernóvák spirálkarokban robbannak fel, ahol a csillagközi por sokkal sűrűbb, és ennek megfelelően , tompíthatja a ragyogó szupernóvát.

Az első, amit láttam

Bár a tudósok más jelölteket is fontolgatnak, ma általánosan elfogadott, hogy a történelem első szupernóva-robbanásának megfigyelése i.sz. 185-re datálható. Kínai csillagászok dokumentálták. Kínában 386-ban és 393-ban is megfigyeltek galaktikus szupernóva-robbanásokat. Aztán eltelt több mint 600 év, végül egy újabb szupernóva jelent meg az égen: 1006-ban egy új csillag ragyogott fel a Farkas csillagképben, amelyet ezúttal többek között arab és európai csillagászok is rögzítettek. Ez a legfényesebb csillag (amelynek látszólagos magnitúdója csúcsfényességén elérte a -7,5-öt) több mint egy évig látható volt az égen.
.
Rák-köd

Az 1054-es szupernóva is kivételesen fényes volt (maximum -6 magnitúdó), de ismét csak kínai csillagászok vették észre, és talán az amerikai indiánok is. Valószínűleg ez a leghíresebb szupernóva, mivel maradványa a Bika csillagképben található Rák-köd, amelyet Charles Messier 1. szám alatt vett fel katalógusába.

Tartozunk a kínai csillagászoknak arról is, hogy 1181-ben egy szupernóva jelent meg a Cassiopeia csillagképben. Egy másik szupernóva robbant fel ott, ezúttal 1572-ben. Ezt a szupernóvát európai csillagászok is felfigyelték, köztük Tycho Brahe, aki „Az új csillagról” című könyvében leírta megjelenését és fényességében bekövetkezett változást is, amelynek nevéből adódott az a kifejezés, amelyet általában az ilyen csillagok megjelölésére használnak. .

Supernova Csendes

32 évvel később, 1604-ben újabb szupernóva jelent meg az égen. Tycho Brahe ezt az információt továbbította tanítványának, Johannes Keplernek, aki elkezdte nyomon követni az „új csillagot”, és ennek szentelte az „Az új csillagról Ophiuchus lábánál” című könyvet. Ez a Galileo Galilei által is megfigyelt csillag ma is az utolsó szabad szemmel látható szupernóva, amely galaxisunkban felrobbant.

Kétségtelen azonban, hogy egy újabb szupernóva robbant fel a Tejútrendszerben, ismét a Cassiopeia csillagképben (a három galaktikus szupernóva rekordját tartó konstellációban). Bár ennek az eseménynek nincs vizuális bizonyítéka, a csillagászok megtalálták a csillag maradványát, és számítások szerint annak egy 1667-ben bekövetkezett robbanásnak kell megfelelnie.

A Tejútrendszeren kívül az 1987A szupernóva mellett a csillagászok egy második szupernóvát is megfigyeltek, 1885-öt, amely az Androméda galaxisban robbant fel.

Szupernóva megfigyelés

A szupernóvák vadászata türelmet és megfelelő módszert igényel.

Az elsőre azért van szükség, mert senki sem garantálja, hogy már az első estén sikerül felfedezni egy szupernóvát. Nem nélkülözheti a másodikat, ha nem akar időt vesztegetni, és valóban növelni szeretné a szupernóva felfedezésének esélyét. A fő probléma az, hogy fizikailag lehetetlen megjósolni, mikor és hol történik szupernóva-robbanás valamelyik távoli galaxisban. A szupernóvavadásznak tehát minden este át kell pásztáznia az eget, és több tucat, erre a célra gondosan kiválasztott galaxist kell ellenőriznie.

Mit kell csinálnunk

Az egyik legelterjedtebb technika az, hogy egy távcsövet egy adott galaxisra irányítanak, és annak megjelenését összehasonlítják egy korábbi képpel (rajz, fénykép, digitális kép), ideális esetben megközelítőleg ugyanolyan nagyítással, mint a távcső, amellyel a megfigyeléseket végezték. Ha ott megjelent egy szupernóva, azonnal felkelti a szemét. Manapság sok amatőr csillagász rendelkezik professzionális obszervatóriumhoz méltó berendezéssel, például számítógéppel vezérelt teleszkópokkal és CCD kamerákkal, amelyekkel közvetlenül digitális formátumban készíthetnek fényképeket a csillagos égboltról. De még ma is sok megfigyelő vadászik szupernóvákra úgy, hogy egyszerűen egy távcsövet irányít egy adott galaxisra, és az okuláron keresztül néz, remélve, hogy megjelenik-e valahol egy másik csillag.

Szükséges felszerelés

A szupernóva-vadászat nem igényel túlságosan kifinomult felszerelést, természetesen figyelembe kell vennie a távcső erejét. Az a tény, hogy minden műszernek van egy határértéke, amely különböző tényezőktől függ, és ezek közül a legfontosabb a lencse átmérője (azonban az égbolt fényereje is fontos a fényszennyezéstől függően: minél kisebb , annál magasabb a határérték). Teleszkópjával galaxisok százait nézheti meg, amelyek szupernóvákat keresnek. A megfigyelés megkezdése előtt azonban nagyon fontos, hogy kéznél legyen égi térkép a galaxisok azonosításához, valamint rajzok és fényképek a megfigyelni tervezett galaxisokról (az interneten több tucat forrás található szupernóvavadászok számára), és végül egy megfigyelési napló, ahol minden megfigyelési munkamenethez rögzítheti az adatokat.

Mit tudsz a szupernóvákról? Valószínűleg azt fogja mondani, hogy a szupernóva egy csillag grandiózus felrobbanása, amelynek helyén neutroncsillag vagy fekete lyuk marad.

Valójában azonban nem minden szupernóva jelenti a hatalmas csillagok életének utolsó szakaszát. A szupernóva-robbanások modern osztályozása a szuperóriás robbanásokon kívül más jelenségeket is tartalmaz.

Novák és szupernóvák

A „szupernova” kifejezés a „nova” kifejezésből vándorolt ​​át. A „nóvákat” csillagoknak nevezték, amelyek szinte a semmiből jelentek meg az égen, majd fokozatosan elhalványultak. Az első „újak” a kínai krónikákból ismertek a Kr. e. második évezredre visszamenőleg. Érdekes módon ezek között a novák között gyakran voltak szupernóvák. Például ez egy szupernóva volt 1571-ben, amelyet Tycho Brahe figyelt meg, aki később megalkotta a „nova” kifejezést. Most már tudjuk, hogy mindkét esetben nem szó szerinti értelemben vett új világítótestek születéséről beszélünk.

A novák és szupernóvák egy csillag vagy csillagcsoport fényességének éles növekedését jelzik. Általános szabály, hogy korábban az embereknek nem volt lehetőségük megfigyelni azokat a csillagokat, amelyek ezeket a fáklyákat okozták. Ezek szabad szemmel vagy akkori csillagászati ​​műszerrel túl homályos tárgyak voltak. Már a fellobbanás pillanatában megfigyelték őket, ami természetesen egy új csillag születésére emlékeztetett.

E jelenségek hasonlósága ellenére ma már éles különbségek vannak definíciójukban. A szupernóvák csúcsfényessége ezerszer és százezerszer nagyobb, mint a novák csúcsfényessége. Ezt az eltérést e jelenségek természetének alapvető különbsége magyarázza.

Új csillagok születése

Az új fáklyák néhány közeli csillagrendszerben fellépő termonukleáris robbanások. Az ilyen rendszerek egy nagyobb kísérőcsillagból is állnak (fősorozatú csillag, alóriás vagy). A fehér törpe erőteljes gravitációja kihúzza az anyagot kísérőcsillagából, aminek következtében akkréciós korong képződik körülötte. Az akkréciós korongban előforduló termonukleáris folyamatok időnként elveszítik a stabilitást és robbanásveszélyessé válnak.

Egy ilyen robbanás következtében a csillagrendszer fényessége ezerszeresére, sőt százezerszeresére nő. Így születik egy új sztár. A földi szemlélő számára eddig homályos vagy akár láthatatlan tárgy észrevehető fényességet kap. Általában egy ilyen járvány néhány nap alatt eléri a csúcspontját, és évekig elmúlhat. Gyakran az ilyen kitörések ugyanabban a rendszerben néhány évtizedenként ismétlődnek, i.e. időszakosak. Az új csillag körül táguló gázburok is megfigyelhető.

A szupernóva-robbanások eredete teljesen más és változatosabb.

A szupernóvákat általában két fő osztályba sorolják (I. és II.). Ezeket az osztályokat spektrálisnak nevezhetjük, mert spektrumaikban a hidrogénvonalak jelenléte és hiánya különbözteti meg őket. Ezek az osztályok vizuálisan is észrevehetően különböznek egymástól. Minden I. osztályú szupernóva hasonló mind a robbanás erejét, mind a fényerő változásának dinamikáját tekintve. A II. osztályú szupernóvák e tekintetben nagyon változatosak. Robbanásuk ereje és a fényerő-változások dinamikája igen széles tartományban rejlik.

Minden II. osztályú szupernóva gravitációs összeomlás következtében jön létre a hatalmas csillagok belsejében. Más szóval, ez a szuperóriások ugyanaz a robbanása, amely ismerős számunkra. Az első osztályú szupernóvák között vannak olyanok, amelyek robbanási mechanizmusa jobban hasonlít az új csillagok robbanásához.

A szuperóriások halála

A 8-10 naptömegnél nagyobb tömegű csillagok szupernóvává válnak. Az ilyen csillagok magjai, miután kimerítették a hidrogént, hőnukleáris reakcióba lépnek, héliummal. A hélium kimerülése után az atommag egyre nehezebb elemeket szintetizál. A csillag mélyén egyre több réteg jön létre, amelyek mindegyikének megvan a maga típusú termonukleáris fúziója. Evolúciójának utolsó szakaszában egy ilyen csillag „réteges” szuperóriássá válik. A vas szintézise a magjában történik, míg a felszínhez közelebb a hélium szintézise hidrogénből folytatódik.

A vasmagok és a nehezebb elemek fúziója az energia elnyelésével megy végbe. Ezért, miután vas lett, a szuperóriás mag már nem képes energiát felszabadítani a gravitációs erők kompenzálására. A mag elveszíti hidrodinamikai egyensúlyát, és véletlenszerűen összenyomódik. A csillag fennmaradó rétegei mindaddig fenntartják ezt az egyensúlyt, amíg a mag egy bizonyos kritikus méretre össze nem húzódik. Most a fennmaradó rétegek és a csillag egésze elveszíti hidrodinamikai egyensúlyát. Csak ebben az esetben nem a tömörítés „győz”, hanem az összeomlás és a további kaotikus reakciók során felszabaduló energia. A külső héj felszabadul - szupernóva-robbanás.

Osztálykülönbségek

A szupernóvák különböző osztályait és alosztályait az magyarázza, hogy milyen volt a csillag a robbanás előtt. Például a hidrogén hiánya az I. osztályú szupernóvákban (Ib, Ic alosztályok) annak a következménye, hogy maga a csillag nem tartalmazott hidrogént. Valószínűleg külső héjának egy része elveszett a szoros bináris rendszer evolúciója során. Az Ic alosztály spektruma hélium hiányában különbözik az Ib-től.

Mindenesetre ilyen osztályú szupernóvák olyan csillagokban fordulnak elő, amelyeknek nincs külső hidrogén-hélium héja. A fennmaradó rétegek méretük és tömegük meglehetősen szigorú határain belül vannak. Ez azzal magyarázható, hogy a termonukleáris reakciók felváltják egymást egy bizonyos kritikus szakasz kezdetével. Ez az oka annak, hogy az Ic és Ib osztályú csillagok robbanásai annyira hasonlóak. Csúcsfényességük körülbelül 1,5 milliárdszorosa a Napénak. Ezt a fényességet 2-3 nap alatt érik el. Ezt követően fényerejük havonta 5-7-szer gyengül, majd a következő hónapokban lassan csökken.

A II-es típusú szupernóva-csillagok hidrogén-hélium burokkal rendelkeztek. A csillag tömegétől és egyéb jellemzőitől függően ennek a héjnak különböző határai lehetnek. Ez magyarázza a szupernóva-mintázatok széles skáláját. Fényességük több tízmilliótól több tízmilliárdig terjedhet a napfény fényereje között (a gamma-kitörések kivételével – lásd alább). A fényerő változásának dinamikája pedig egészen más jellegű.

Fehér törpe átalakulás

A szupernóvák egy speciális kategóriája a fáklyák. Ez a szupernóvák egyetlen osztálya, amely elliptikus galaxisokban előfordulhat. Ez a tulajdonság arra utal, hogy ezek a fáklyák nem szuperóriások halálának eredménye. A szuperóriások nem élik meg, amíg galaxisaik „elöregednek”, azaz. ellipszis alakú lesz. Ezenkívül az ebbe az osztályba tartozó összes vaku fényereje majdnem azonos. Ennek köszönhetően az Ia típusú szupernóvák az Univerzum „standard gyertyái”.

Jellemzően eltérő minta szerint keletkeznek. Amint azt korábban megjegyeztük, ezek a robbanások némileg hasonlóak az új robbanásokhoz. Eredetük egyik sémája azt sugallja, hogy a fehér törpe és a kísérőcsillag szoros rendszeréből származnak. Az új csillagokkal ellentétben azonban itt más, katasztrofálisabb típusú detonáció történik.

Ahogy "felfalja" társát, a fehér törpe tömege növekszik, amíg el nem éri a Chandrasekhar határt. Ez a határérték, amely körülbelül 1,38 naptömegnek felel meg, a fehér törpe tömegének felső határa, amely után neutroncsillaggá alakul. Az ilyen eseményt termonukleáris robbanás kíséri, amely kolosszális energiafelszabadulással jár, sok nagyságrenddel nagyobb, mint egy normál új robbanás. A Chandrasekhar határérték szinte állandó értéke megmagyarázza az alosztály különféle fáklyáinak fényességében mutatkozó ilyen kis eltéréseket. Ez a fényerő közel 6 milliárdszor nagyobb, mint a napfény, és változásának dinamikája megegyezik az Ib, Ic osztályú szupernóvákéval.

Hipernóva-robbanások

A hipernóvák olyan robbanások, amelyek energiája több nagyságrenddel nagyobb, mint a tipikus szupernóvák energiája. Vagyis valójában hipernóvák, nagyon fényes szupernóvák.

A hipernóvát általában szupermasszív csillagok robbanásának tekintik, más néven . Az ilyen csillagok tömege 80-nál kezdődik, és gyakran meghaladja a 150-es elméleti határt. Vannak olyan verziók is, amelyek szerint hipernóvák keletkezhetnek az antianyag megsemmisülése, kvarkcsillag kialakulása vagy két hatalmas csillag ütközése során.

A hipernóvák figyelemre méltóak abban, hogy az Univerzum talán legenergiaigényesebb és legritkább eseményeinek – a gamma-kitöréseknek – a fő okozói. A gamma-kitörések időtartama századmásodpercektől több óráig terjed. De leggyakrabban 1-2 másodpercig tartanak. Ezekben a másodpercekben a Nap energiájához hasonló energiát bocsátanak ki életének mind a 10 milliárd évében! A gamma-kitörések természete még mindig nagyrészt ismeretlen.

Az élet szülõi

Minden katasztrofális természetük ellenére a szupernóvákat joggal nevezhetjük az Univerzum életének ősének. Robbanásuk ereje a csillagközi közeget gáz- és porfelhők, ködök képződésébe löki, amelyekben ezt követően csillagok születnek. További jellemzőjük, hogy a szupernóvák nehéz elemekkel telítik a csillagközi közeget.

A szupernóvákból keletkezik minden, a vasnál nehezebb kémiai elem. Végül is, mint korábban említettük, az ilyen elemek szintézise energiát igényel. Csak a szupernóvák képesek összetett atommagokat és neutronokat „tölteni” új elemek energiaigényes előállításához. A robbanás kinetikus energiája a felrobbanó csillag mélyén kialakult elemekkel együtt végigviszi őket az űrben. Ide tartozik a szén, a nitrogén és az oxigén, valamint egyéb olyan elemek, amelyek nélkül a szerves élet lehetetlen.

Szupernóva megfigyelés

A szupernóva-robbanások rendkívül ritka jelenségek. A több mint százmilliárd csillagot tartalmazó galaxisunk évszázadonként csak néhány kitörést tapasztal. Krónikák és középkori csillagászati ​​források szerint az elmúlt kétezer év során mindössze hat szabad szemmel látható szupernóvát jegyeztek fel. A modern csillagászok soha nem figyeltek meg szupernóvát galaxisunkban. A legközelebbi 1987-ben a Nagy Magellán-felhőben, a Tejútrendszer egyik műholdjában fordult elő. A tudósok évente akár 60 szupernóvát is megfigyelnek más galaxisokban.

Ennek a ritkaságnak köszönhető, hogy a szupernóvákat szinte mindig már a kitörésük pillanatában észlelik. Az ezt megelőző eseményeket szinte soha nem figyelték meg, így a szupernóvák természete továbbra is nagyrészt titokzatos. A modern tudomány nem képes pontosan megjósolni a szupernóvákat. Bármely csillagjelölt csak évmilliók után tud fellángolni. A legérdekesebb ebből a szempontból a Betelgeuse, amelynek nagyon is reális lehetősége van életünk során megvilágítani a földi eget.

Univerzális fáklyák

A hipernóva-robbanások még ritkábbak. Galaxisunkban ilyen esemény százezer évenként egyszer fordul elő. A hipernóvák által generált gamma-kitöréseket azonban szinte naponta figyelik meg. Olyan erősek, hogy az Univerzum szinte minden sarkából rögzítik őket.

Például az egyik gamma-kitörés, amely 7,5 milliárd fényévnyire található, szabad szemmel is látható volt. Az Androméda galaxisban történt, és a földi eget pár másodpercre a telihold fényességű csillaga világította meg. Ha ez a galaxisunk másik oldalán történik, egy második Nap jelenne meg a Tejútrendszer hátterében! Kiderült, hogy a fáklya fényereje kvadrilliószor fényesebb, mint a Napé, és milliószor fényesebb, mint a mi Galaxisunké. Figyelembe véve, hogy az Univerzumban galaxisok milliárdjai vannak, nem meglepő, hogy miért rögzítenek ilyen eseményeket minden nap.

Hatás bolygónkra

Nem valószínű, hogy a szupernóvák veszélyt jelentenének a modern emberiségre, és bármilyen módon hatással lehetnek bolygónkra. Még egy Betelgeuse-robbanás is csak néhány hónapra világítaná meg az egünket. A múltban azonban minden bizonnyal döntő hatással voltak ránk. Példa erre az öt tömeges kihalás közül az első a Földön, amely 440 millió évvel ezelőtt történt. Az egyik verzió szerint ennek a kihalásnak az oka a galaxisunkban bekövetkezett gamma-kitörés volt.

Figyelemre méltó a szupernóvák teljesen eltérő szerepe. Mint már említettük, a szupernóvák azok, amelyek a szénalapú élet kialakulásához szükséges kémiai elemeket hozzák létre. Ez alól a Föld bioszférája sem volt kivétel. A Naprendszer egy gázfelhőben jött létre, amely múltbeli robbanások töredékeit tartalmazta. Kiderült, hogy mindannyian a szupernóvának köszönhetjük megjelenésünket.

Sőt, a szupernóvák továbbra is befolyásolták a földi élet evolúcióját. A bolygó sugárzási hátterének növelésével mutálódásra kényszerítették az élőlényeket. Nem szabad megfeledkeznünk a jelentős kihalásokról sem. A szupernóvák bizonyára nem egyszer „módosítottak” a Föld bioszféráján. Hiszen ha nem lennének azok a globális kihalások, most teljesen más fajok uralnák a Földet.

A csillagrobbanások léptéke

Ahhoz, hogy világosan megértsük, mekkora energiával bírnak a szupernóva-robbanások, térjünk át a tömeg-energia-egyenérték egyenletére. Szerinte minden gramm anyag kolosszális mennyiségű energiát tartalmaz. Tehát 1 gramm anyag egyenértékű egy Hirosima felett felrobbantott atombomba robbanásával. A cárbomba energiája három kilogramm anyagnak felel meg.

A Nap mélyén zajló termonukleáris folyamatok során minden másodpercben 764 millió tonna hidrogén alakul 760 millió tonna héliummá. Azok. A Nap minden másodpercben 4 millió tonna anyagnak megfelelő energiát bocsát ki. A Nap teljes energiájának mindössze egy kétmilliárd része éri el a Földet, ez két kilogramm tömegnek felel meg. Ezért azt mondják, hogy a Bomba cár robbanása a Marsról is megfigyelhető volt. A Nap egyébként több százszor több energiát szállít a Földre, mint amennyit az emberiség elfogyaszt. Vagyis az egész modern emberiség éves energiaszükségletének fedezéséhez mindössze néhány tonna anyagot kell energiává alakítani.

A fentieket figyelembe véve képzeljük el, hogy az átlagos szupernóva csúcspontján kvadrillió tonna anyagot „éget el”. Ez egy nagy aszteroida tömegének felel meg. A szupernóva összenergiája megegyezik egy bolygó vagy akár egy kis tömegű csillag tömegével. Végül egy gamma-kitörés másodpercek alatt, vagy akár a másodperc töredéke alatt a Nap tömegének megfelelő energiát fröcsköl ki!

Ilyen különböző szupernóvák

A „szupernóva” kifejezést nem szabad kizárólag a csillagok felrobbanásához társítani. Ezek a jelenségek talán olyan sokfélék, mint maguk a csillagok. A tudománynak még meg kell értenie sok titkukat.

A csillagászok szerint 2022-ben a Cygnus csillagkép legfényesebb szupernóva-robbanása lesz látható a Földről. A vaku képes lesz felülmúlni a legtöbb csillag fényét az égen! A szupernóva-robbanás ritka jelenség, de nem ez lesz az első alkalom, hogy az emberiség megfigyeli a jelenséget. Miért olyan lenyűgöző ez a jelenség?

A MÚLT RÉSZLETES JELEI

Tehát 5000 évvel ezelőtt az ókori Sumer lakói megrémültek - az istenek jel mutatásával mutatták meg, hogy dühösek. A második nap sütött az égen, így még éjszaka is olyan fényes volt, mint a nappal! A katasztrófa elhárítása érdekében a sumérok gazdag áldozatokat hoztak, és fáradhatatlanul imádkoztak az istenekhez - és ennek megvolt a hatása. An, az ég istene, elfordította haragját – a második nap kezdett halványulni, és hamarosan teljesen eltűnt az égről.

A tudósok így rekonstruálják a több mint ötezer évvel ezelőtti eseményeket, amikor egy szupernóva robbant fel az ókori Sumer felett. Ezek az események egy ékírásos tábláról váltak ismertté, amely az égbolt déli felén megjelent „második napistenségről” szóló történetet tartalmazott. A csillagászok csillagkataklizma nyomaira bukkantak – a Parus X köd a sumérokat megrémítő szupernóvából maradt fenn.

A modern tudományos adatok szerint Mezopotámia ókori lakóinak rémülete nagyrészt jogos volt - ha egy szupernóva-robbanás valamivel közelebb történt volna a Naprendszerhez, bolygónk felszínén minden élet megperzselődött volna a sugárzástól.

Ez már egyszer megtörtént, amikor 440 millió évvel ezelőtt szupernóva-robbanás történt az űr Naphoz viszonylag közeli részein. Több ezer fényévnyire a Földtől egy hatalmas csillag szupernóvává vált, bolygónkat pedig halálos sugárzás perzselte fel. A paleozoikus szörnyetegek, akiket akkoriban szerencsétlenül éltek, láthatták, hogy az égen hirtelen felbukkanó vakító ragyogás hogyan eltakarta el a napot – és ez volt az utolsó dolog, amit életükben láttak. A szupernóva sugárzása másodperceken belül elpusztította a bolygó ózonrétegét, és a sugárzás megölte az életet a Föld felszínén. Szerencsére bolygónk kontinenseinek felszíne akkoriban szinte lakosoktól mentes volt, az óceánokban pedig élet rejtőzött. A víz vastagsága védett a szupernóva sugárzásától, de így is a tengeri állatok több mint 60%-a elpusztult!

A szupernóva-robbanás az Univerzum egyik leghatalmasabb kataklizmája. Egy felrobbanó csillag hihetetlen mennyiségű energiát szabadít fel – rövid időn belül egy csillag több fényt bocsát ki, mint a galaxisban lévő csillagok milliárdjai.

A SUPERNOVEK FEJLŐDÉSE

A csillagászok régóta figyeltek távoli szupernóva-robbanásokat nagy teljesítményű teleszkópok segítségével. Kezdetben ezt a jelenséget felfoghatatlan érdekességként fogták fel, de a 20. század első negyedének végén a csillagászok megtanulták meghatározni a galaktikus távolságokat. Aztán kiderült, hogy a szupernóvák fénye milyen elképzelhetetlen távolságból érkezik a Földre, és milyen hihetetlen ereje van ezeknek a villanásoknak. De mi ennek a jelenségnek a természete?

A csillagok a hidrogén kozmikus felhalmozódásából jönnek létre. Az ilyen gázfelhők hatalmas tereket foglalnak el, és hatalmas tömegük lehet, amely több száz naptömegnek felel meg. Amikor egy ilyen felhő elég sűrű, gravitációs erők kezdenek hatni, ami a gáz összenyomódását okozza, ami intenzív felmelegedést okoz. Egy bizonyos határ elérésekor termonukleáris reakciók indulnak meg a felhő felhevült és összenyomott középpontjában - így „világítanak” a csillagok.

A fellobbanó csillag élettartama hosszú: a csillag belsejében lévő hidrogén milliók, sőt milliárdok éven át héliummá (majd a periódusos rendszer más elemeivé, beleértve a vasat is) alakul. Ráadásul minél nagyobb a csillag, annál rövidebb az élettartama. A vörös törpék (az úgynevezett kiscsillagok osztálya) élettartama ezermilliárd év, míg az óriáscsillagok ennek az időszaknak ezredrészében „kiéghetnek”.

A csillag addig „él”, amíg az „erőegyensúly” megmarad az őt összenyomó gravitációs erők és az energiát kibocsátó termonukleáris reakciók között, amelyek hajlamosak az anyagot „leszorítani”. Ha a csillag elég nagy (tömege nagyobb, mint a Nap tömege), akkor eljön az a pillanat, amikor a csillagban a termonukleáris reakciók gyengülnek (az „üzemanyag” addigra kiég), és a gravitációs erők felerősödnek. Ezen a ponton a csillag magját összenyomó erő olyan erőssé válik, hogy a sugárzási nyomás már nem képes visszatartani az anyagot az összehúzódástól. Katasztrofálisan gyors összeomlás következik be - néhány másodperc alatt a csillag magjának térfogata 100 000-szeresére csökken!

A csillag gyors összenyomódása oda vezet, hogy az anyag kinetikus energiája hővé alakul, és a hőmérséklet több száz milliárd Kelvinre emelkedik! Ugyanakkor a haldokló csillag fényereje több milliárdszor megnövekszik - és a „szupernóva-robbanás” mindent kiéget a szomszédos űrterületeken. A haldokló csillagok magjában az elektronok protonokká „préselődnek”, így szinte csak neutronok maradnak a magban.

ÉLET A ROBBANÁS UTÁN

A csillag felszíni rétegei felrobbannak, gigantikus hőmérséklet és iszonyatos nyomás mellett nehéz elemek képződésével (akár uránig) reakciók mennek végbe. A szupernóvák így teljesítik nagy (az emberiség szempontjából) küldetésüket - lehetővé teszik az élet megjelenését az Univerzumban. „Majdnem az összes minket és világunkat alkotó elem szupernóva-robbanások eredményeként keletkezett” – mondják a tudósok. Minden, ami körülvesz minket: a kalcium a csontjainkban, a vas a vörösvérsejtjeinkben, a szilícium a számítógépes chipekben és a réz a vezetékeinkben – mindez a felrobbanó szupernóvák pokoli kemencéiből került elő. A legtöbb kémiai elem kizárólag szupernóva-robbanások során jelent meg az Univerzumban. És annak a néhány elemnek (a héliumtól a vasig) atomjai, amelyeket a csillagok „csendes” állapotban szintetizálnak, csak azután válhatnak a bolygók megjelenésének alapjává, miután egy szupernóva-robbanás során a csillagközi térbe kerültek. Ezért maga az ember és minden körülötte lévő ősi szupernóva-robbanások maradványaiból áll.

A robbanás után megmaradt mag neutroncsillaggá válik. Ez egy csodálatos űrobjektum, kis térfogattal, de szörnyű sűrűséggel. Egy közönséges neutroncsillag átmérője 10-20 km, de az anyag sűrűsége hihetetlen - 665 millió tonna köbcentiméterenként! Ennél a sűrűségnél egy gyufafej méretű neutróniumdarab (az az anyag, amelyből egy ilyen csillag áll) sokszorosa a Kheopsz-piramis súlyának, és egy teáskanál neutrónium tömege több mint egymilliárd tonna . A neutróniumnak hihetetlen ereje is van: egy darab neutróniumot (ha az emberiség kezében lenne) semmilyen fizikai erővel nem lehet darabokra törni – minden emberi eszköz teljesen használhatatlan lenne. Megpróbálni levágni vagy letépni egy darab neutróniumot, ugyanolyan reménytelen lenne, mint egy fémdarabot levegővel lefűrészelni.

BETELGEUSE A LEGVESZÉLYESEBB SZTÁR

Azonban nem minden szupernóva válik neutroncsillaggá. Amikor egy csillag tömege túllép egy bizonyos határt (az úgynevezett második Chandrasekhar-határt), a szupernóva-robbanási folyamat túl sok anyagtömeget hagy maga után, és a gravitációs nyomás nem tud semmit visszatartani. A folyamat visszafordíthatatlanná válik – minden anyag egy pontba húzódik, és fekete lyuk keletkezik – ez a hiba, amely visszavonhatatlanul elnyel mindent, még a napfényt is.

Egy szupernóva-robbanás fenyegetheti a Földet? Sajnos a tudósok igennel válaszolnak. A Betelgeuse csillag, amely kozmikus mércével közeli szomszédja a Naprendszernek, hamarosan felrobbanhat. Szergej Popov, az Állami Csillagászati ​​Intézet kutatója szerint „A Betelgeuse valóban az egyik legjobb jelölt, és minden bizonnyal a leghíresebb a közeli (időben) szupernóvák számára. Ez a hatalmas csillag evolúciójának utolsó szakaszában jár, és nagy valószínűséggel szupernóvaként fog felrobbanni, és egy neutroncsillagot hagy maga után." A Betelgeuse a Napunknál hússzor nehezebb és százezerszer fényesebb csillag, amely körülbelül ötezer fényévnyire található. Mivel ez a csillag elérte fejlődésének végső szakaszát, a közeljövőben (kozmikus mércével mérve) minden esélye megvan rá, hogy szupernóvává váljon. A tudósok szerint ez a kataklizma nem lehet veszélyes a Földre, de egy fenntartással.

A helyzet az, hogy a szupernóva sugárzása a robbanás során egyenetlenül irányul - a sugárzás irányát a csillag mágneses pólusai határozzák meg. És ha kiderül, hogy a Betelgeuse egyik pólusa közvetlenül a Földre irányul, akkor a szupernóva-robbanás után halálos röntgensugárzás árad a Földünkre, amely képes legalább az ózonréteg elpusztítására. Sajnos ma még nem ismernek olyan jeleket a csillagászok, amelyek lehetővé tennék a kataklizma előrejelzését és a szupernóva-robbanás „korai figyelmeztető rendszerének” létrehozását. Bár Betelgeuse éli életét, a sziderális idő nem áll arányban az emberi idővel, és a katasztrófa valószínűleg több ezer, ha nem több tízezer évre van. Remélhető, hogy egy ilyen időszakon belül az emberiség megbízható védelmet hoz létre a szupernóva-kitörések ellen.

Elég ritka, hogy az emberek olyan érdekes jelenséget figyeljenek meg, mint a szupernóva. De ez nem egy átlagos csillagszületés, mert évente akár tíz csillag is születik galaxisunkban. A szupernóva olyan jelenség, amelyet százévenként csak egyszer lehet megfigyelni. A csillagok olyan fényesen és gyönyörűen halnak meg.

Ahhoz, hogy megértsük, miért történik szupernóva-robbanás, vissza kell mennünk a csillag születéséhez. A hidrogén az űrben repül, ami fokozatosan felhőkké gyűlik össze. Amikor a felhő elég nagy, a kondenzált hidrogén elkezd felhalmozódni a közepén, és a hőmérséklet fokozatosan emelkedik. A gravitáció hatására összeáll a leendő csillag magja, ahol a megnövekedett hőmérsékletnek és a növekvő gravitációnak köszönhetően elkezdődik a termonukleáris fúziós reakció. Az, hogy egy csillag mennyi hidrogént képes magához vonzani, meghatározza jövőbeli méretét – a vörös törpétől a kék óriásig. Idővel kialakul a csillag munkájának egyensúlya, a külső rétegek nyomást gyakorolnak a magra, a mag pedig a termonukleáris fúzió energiája miatt kitágul.

A csillag egyedülálló, és mint minden reaktorban, egyszer kifogy belőle az üzemanyag - a hidrogén. De ahhoz, hogy lássuk, hogyan robban fel egy szupernóva, még egy kis időnek kell eltelnie, mert a reaktorban a hidrogén helyett egy másik tüzelőanyag (hélium) keletkezett, amit a csillag elkezd elégetni, oxigénné, majd pedig szén. És ez addig fog folytatódni, amíg a csillag magjában vas keletkezik, amely egy termonukleáris reakció során nem bocsát ki energiát, hanem elfogy. Ilyen körülmények között szupernóva-robbanás következhet be.

A mag nehezebbé és hidegebbé válik, amitől a könnyebb felső rétegek ráesnek. A fúzió újra beindul, de ezúttal a szokásosnál gyorsabban, aminek következtében a csillag egyszerűen felrobban, szétszórva anyagát a környező térbe. Az ismertektől függően ezek is maradhatnak utána - (hihetetlenül nagy sűrűségű anyag, ami nagyon nagy és képes fényt kibocsátani). Az ilyen képződmények a nagyon nagy csillagok után maradnak meg, amelyeknek sikerült termonukleáris fúziót létrehozni nagyon nehéz elemekkel. A kisebb csillagok neutron- vagy vascsillagokat hagynak maguk után, amelyek szinte nem bocsátanak ki fényt, de anyagsűrűsége is nagy.

A novák és a szupernóvák szorosan összefüggenek, mert egyikük halála egy új születését is jelentheti. Ez a folyamat a végtelenségig tart. Egy szupernóva több millió tonna anyagot visz a környező térbe, amely ismét felhőkké gyűlik össze, és megkezdődik egy új égitest kialakulása. A tudósok azt állítják, hogy a Naprendszerünkben található összes nehéz elemet „ellopta” a Nap, amikor megszületett egy egyszer felrobbant csillagból. A természet csodálatos, és egy dolog halála mindig valami új születését jelenti. Az anyag szétesik a világűrben, és a csillagokban képződik, létrehozva az Univerzum nagy egyensúlyát.

A szupernóva vagy szupernóva-robbanás egy csillag kolosszális felrobbanásának folyamata az élete végén. Ebben az esetben hatalmas energia szabadul fel, és a fényerő milliárdszorosára nő. A csillag héja az űrbe kerül, ködöt képezve. A mag pedig annyira összehúzódik, hogy vagy vagy lesz belőle.

Az univerzum kémiai evolúciója pontosan a szupernóváknak köszönhetően megy végbe. A robbanás során a csillag élete során termonukleáris reakció során keletkezett nehéz elemek az űrbe kerülnek. Továbbá ezekből a maradványokból planetáris ködök keletkeznek, amelyekből viszont csillagok és bolygók keletkeznek.

Hogyan történik a robbanás?

Mint ismeretes, egy csillag hatalmas energiát szabadít fel a magban végbemenő termonukleáris reakció miatt. A termonukleáris reakció az a folyamat, amikor a hidrogént héliummá és nehezebb elemekké alakítják, energia szabadul fel. De amikor a hidrogén a mélyben elfogy, a csillag felső rétegei a középpont felé kezdenek összeomlani. A kritikus pont elérése után az anyag szó szerint felrobban, egyre jobban összenyomja a magot, és lökéshullámmal elszállítja a csillag felső rétegeit.

Ebben az esetben egy meglehetősen kis térfogatú térben annyi energia keletkezik, hogy annak egy részét a gyakorlatilag tömeg nélküli neutrínók elhordják.

Ia típusú szupernóva

Ez a típusú szupernóva nem csillagokból, hanem csillagokból születik. Érdekes tulajdonsága, hogy ezeknek az objektumoknak a fényereje azonos. És ismerve az objektum fényerejét és típusát, a sebességét a segítségével számíthatja ki. Az Ia típusú szupernóvák felkutatása nagyon fontos, mert az ő segítségükkel fedezték fel és igazolták a világegyetem gyorsuló tágulását.

Talán holnap fellángolnak

Van egy teljes lista, amely szupernóva-jelölteket tartalmaz. Természetesen elég nehéz meghatározni, hogy pontosan mikor következik be a robbanás. Íme a legközelebbi ismertek:

• IK Pegazus. A kettős csillag a Pegazus csillagképben található, tőlünk legfeljebb 150 fényévnyi távolságra. Társa egy hatalmas fehér törpe, amely már nem termel energiát magfúzióval. Amikor a főcsillag vörös óriássá változik, és megnöveli a sugarát, a törpe ennek köszönhetően elkezdi növelni a tömegét. Amikor tömege eléri az 1,44 szolárist, szupernóva-robbanás következhet be.
• Antares. Vörös szuperóriás a Skorpió csillagképben, 600 fényévre tőlünk. Antarest egy forró kék csillag tartja társaságában.
• Betelgeuse. Egy Antares-szerű objektum az Orion csillagképben található. A Nap távolsága 495-640 fényév. Ez a csillag fiatal (körülbelül 10 millió éves), de úgy gondolják, hogy elérte a szénkiégési fázist. Egy-két évezreden belül szupernóva-robbanásban gyönyörködhetünk majd.

Hatás a Földre

A közelben felrobbanó szupernóva természetesen nem érintheti bolygónkat. Például a Betelgeuse, miután felrobbant, körülbelül 10 ezerszeresére növeli a fényerejét. A csillag több hónapig fényes pontként jelenik meg, fényességében hasonló a teliholdhoz. De ha a Betelgeuse bármely pólusa a Föld felé néz, akkor gamma-sugarat kap a csillagtól. A sarki fények felerősödnek, az ózonréteg pedig csökkenni fog. Ez nagyon negatív hatással lehet bolygónk életére. Mindezek csak elméleti számítások, nem lehet pontosan megmondani, hogy ennek a szuperóriásnak a robbanása valójában milyen hatással lesz.

Egy csillag halála, akárcsak az élet, néha nagyon szép lehet. És egy példa erre a szupernóvák. Villanásaik erőteljesek és fényesek, felülmúlják az összes közeli csillagot.