Симон Уэрвик-Смит - Цикл космических катастроф. Катаклизмы в истории цивилизации

В случае со звездами-двойниками одна из звезд умирает через миллиарды лет и становится «белым карликом». Когда это происходит, ее партнер превращается в «красный гигант». Но до этого происходит нечто необычное В двойной системе часто мощная гравитация «белого карлика» вытягивает газы из своего «красного партнера», создавая диск из раскаленных газов. В этом процессе «белый карлик» увеличивает массу, становясь по массе 1,4 раза больше массы своего «партнера». После этого гравитационные силы включают неконтролируемый процесс слияния углерода, азота и кремния с радиоактивной формой никеля. Это приводит к тому, что «белый карлик» взрывается как сверхновая типа 1а, полностью поглощая звезду и отправляя ее остатки в космос. На протяжении нескольких недель сверхновая излучает света в 10 миллиардов раз больше, чем Солнце. Выброшенные атомы и нейтроны рекомбинируют, образовывая более тяжелые стабильные элементы. Из-за того что сверхновые типа 1а образуются тогда, когда достигается определенная масса, они очень схожи, имеют одинаковую яркость. Это позволяет считать их «единицей света» и по их яркости определять расстояние до них

Ядра звезд имеют массу в пять раз большую, чем наше Солнце. Процесс горения происходит в разных слоях по-разному. В центре находятся более тяжелые элементы, вплоть до железа, и самые стабильные; они горят ярко и быстро. Взрыв сверхновой типа II происходит всего через несколько миллионов лет после рождения звезды. Перед тем как звезда взрывается, она регулярно выбрасывает газ в виде интенсивного звездного ветра.

Мощный поток энергии, высвобождаемый этими большими звездами, уравновешивает силу тяготения, которая старается их сжать. Когда звезды, выжигают железо, они больше не способны генерировать ядерную энергию (или тепло), и центр звезды начинает быстро разрушаться. Стадия горения железа длится только доли секунды, за которые звезда сжимается до размера Земли. Когда это происходит, начинается быстрая смена катастрофических событий.

В сверхновой типа II твердое ядро, в котором содержится только несколько процентов от общей массы звезды, очень быстро сжимается в виде «ударной волны внутрь», нагреваясь до 5 миллиардов градусов и генерируя больше энергии, чем генерировала звезда за все время своего предыдущего состояния. Эта энергия взрывообразно расширяется, производя «ударную волну наружу» и посылает большую часть массы звезды в космос в виде гигантской, похожей на оболочку, ударной волны, как показано на илл. 14.1. Оставшаяся часть ядра так сильно сжата, что протоны и электроны сливаются вместе, образуя нейтроны; ядро становится нейтронной звездой — или даже «черной дырой», невидимой невооруженным глазом и имеющей исключительно высокую плотность.

Когда взрыв выбрасывает вещество звезды в межзвездное пространство, он вызывает ядерный синтез, от чего формируются вое элементы, включая уран. Пролетая в космосе, эти элементы в конечном счете создают новую солнечную систему, подобную нашей собственной.

В отличие от сверхновых типа I, которые можно наблюдать во всех галактиках с одинаковой вероятностью, сверхновые типа II ограничены областью спиральных галактик с их высокой плотностью звезд — таких, как Млечный Путь. Из-за того что сверхновые типа II взрываются столь мощно, они представляют собой угрозу каждой звездной системе, которая находится от них неподалеку. Солнце и Земля двигаются по галактике независимо от других звездных кластеров, в результате чего в последние несколько миллионов лет мы прошли через одно из ответвлений галактики. Это движение привело нас в один из самых опасных ее регионов в отношении образования сверхновых.

После того как сверхновая типа II взорвалась, большая часть массы первоначальной звезды расходится, подобно пузырю, в пространство с колоссальной скоростью, обычно 6200 миль в секунду (10 000 км/час). Этот расширяющийся «пузырь» гонит вперед газ межзвездного пространства, образовавшийся от солнечного ветра прежней звезды, а также находящиеся в космосе остатки давно исчезнувших звезд. Вещество, которое приводится в движение оболочкой «пузыря», может быть по своему объему больше, чем масса первоначальной звезды.

Позднее выброшенная оболочка охлаждается и становится тоньше. Движение вещества, которое она гонит, замедляется; в свою очередь, элементы взорвавшейся звезды замедляются оболочкой. Поскольку плотность газа и напряженность магнитного поля в разных частях галактики различна, оболочка начинает искажаться…

Через несколько тысяч лет остатки сверхновой переходят в стадию «снежного плуга»: фронт ударной волны становится медленнее и плотнее и проходит через пространство с постоянной скоростью, словно снежный плуг. В конечном счете эта ударная волна расходится в открытом пространстве.

Именно эту модель ученые используют, чтобы описать распространение вещества сверхновых типа II, но она является в большей мере теоретической, поскольку в ее поддержку есть слишком мало экспериментальных данных. Подробным исследованием сверхновых наука занялась сравнительно недавно, и похоже, что поведение сверхновых значительно варьируется в зависимости от местной межзвездной среды и динамики каждой сверхновой.

ВОПРОС:Вы утверждаете, что выброшенное вещество сверхновой образует кометы, похожие на скопления, в то время как расширяющаяся оболочка является всего лишь облаком элементов с исключительно низкой плотностью? Как вы можете объяснить идею скоплений?

Хотя и привлекательно представление, что сверхновая производит равномерную оболочку, которая одинаково распространяется во всех направлениях, оно не дает истинной картины. Взрыв сверхновой, как правило, начинается не в центре ядра, а в стороне от него. Из-за того, что взрыв не сбалансирован, нейтронная звезда после взрыва начинает двигаться со своего прежнего места с большой скоростью.

То же происходит и с газами в теле звезды, Согласно подсчетам группы астрофизиков Университета Чикаго и Научного института космических телескопов. Джим Труран утверждает (при личной встрече в 2005 году), что, согласно анализу чикагской группы, взрыв типа 1 а производит комки вещества, которые летят прочь от места взрыва — во многом таким же образом, как и оставшееся ядро.