Svetainė
Naktiniame danguje staiga sužiba akinančiai ryški žvaigždė – jos dar prieš kelias valandas nebuvo, o dabar dega kaip švyturys.
Ši ryški žvaigždė iš tikrųjų nebėra žvaigždė. Ryškusis šviesos taškas yra žvaigždės, kuri pasiekė savo gyvavimo pabaigą ir tapo žinoma kaip supernova, sprogimas.
Supernovos gali trumpam užtemdyti ištisas galaktikas ir išmesti daugiau energijos nei mūsų pagamins per visą savo gyvavimo laiką. Jie taip pat yra pagrindinis sunkiųjų elementų šaltinis Visatoje. NASA teigimu, supernovos yra „didžiausias sprogimas, koks gali įvykti erdvėje“.
Supernovos stebėjimų istorija
Įvairios civilizacijos aprašinėjo supernovas dar gerokai prieš išrandant teleskopą. Anksčiausia užfiksuota supernova yra RCW 86. Kinijos astronomai ją pastebėjo 185 m. Jų įrašai rodo, kad ši „nauja žvaigždė“ danguje išliko aštuonis mėnesius.
Iki XVII amžiaus pradžios, kol teleskopai tapo prieinami, pagal Encyclopædia Britannica buvo užregistruotos septynios supernovos.
Tai, ką šiandien žinome kaip Krabo ūką, yra garsiausios iš šių supernovų liekanos. Kinijos ir Korėjos astronomai užfiksavo šį žvaigždžių sprogimą 1054 m. Tai galėjo matyti ir pietvakarių indėnai (pagal Arizonoje ir Naujojoje Meksikoje rastus uolų paveikslus). Krabo ūką sukūrusi supernova buvo tokia ryški, kad astronomai ją galėjo pamatyti net dieną. Kitos supernovos, kurios buvo aptiktos prieš išrandant teleskopą, įvyko 393, 1006, 1181, 1572 (tyrė garsus astronomas) ir 1604 m. Brahe rašė apie savo pastebėjimus apie „naują žvaigždę“ savo knygoje „De Stella
Terminas „supernova“ buvo vartojamas tik praėjusio amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje. Pirmą kartą jį panaudojo Walteris Baade'as ir Fritzas Zwicky iš Mount Wilson observatorijos, susijęs su jų pastebėtu sprogstamuoju įvykiu, vadinamu S Andromedae (taip pat žinomas kaip SN 1885A). Šis įvykis įvyko Andromedos galaktikoje. Jie teigė, kad supernovos atsiranda, kai paprastos žvaigždės susiduria su neutroninėmis žvaigždėmis.
Patikimai nustatyta, kad žvaigždės mirtis iš dalies priklauso nuo jos masės. Pavyzdžiui, mūsų Saulė neturi pakankamai masės, kad galėtų sprogti kaip supernova (nors naujienos Žemei nėra labai geros, nes Saulei pasibaigus termobranduoliniam kurui, galbūt po poros milijardų metų, ji išsipūs į raudonasis milžinas, kuris greičiausiai išgaruos mūsų pasaulį, kol palaipsniui atvės ir taps balta nykštuke). Tačiau esant reikiamam masės kiekiui, žvaigždė gali sudegti ugnies sprogimo metu.
Žvaigždė gali virsti supernova vienu iš dviejų atvejų:
- I tipo supernova: žvaigždė vagia medžiagą iš savo kaimyno, kol įvyksta sprogstamoji branduolinė reakcija.
- Tipiška supernova: žvaigždei baigiasi branduolinis kuras ir ji griūva veikiama savo gravitacijos.
II tipo supernovos
Pirmiausia pažvelkime į įdomesnį supernovos tipą – II. Kad žvaigždė sprogtų kaip II tipo supernova, ji turi būti kelis kartus masyvesnė už Saulę (apskaičiavimai svyruoja nuo 8 iki 15 Saulės masių). Kaip ir Saulė, ji sudegins vandenilį, o paskui helią. Jame taip pat pakaktų masės ir slėgio anglies lydymui. Štai kas vyksta toliau:
- Palaipsniui centre atsiras sunkesni elementai ir jis taps sluoksniuotas kaip svogūnas, o lengvesni elementai išsidėstys masės mažėjimo tvarka žvaigždės išorės link.
- Kai žvaigždės šerdis viršija tam tikrą masę (Chandrasekhar ribą), žvaigždė sprogsta (dėl šios priežasties šios supernovos dar vadinamos šerdies supernovomis).
- Šerdis įkaista ir tampa tankesnė.
- Galiausiai materija atsimuša nuo šerdies, išstumdama žvaigždžių medžiagą į erdvę ir suformuodama supernovą.
Sprogimo vietą paliko itin tankus objektas, vadinamas neutronine žvaigžde, miesto dydžio, kuriame gali būti Saulės masė mažoje erdvėje.
Yra II tipo supernovų subkategorijos, klasifikuojamos pagal jų šviesos kreives. II-L tipo supernovų šviesa po sprogimo tolygiai mažėja, o II-P tipo šviesa kurį laiką išlieka pastovi, o abiejų tipų spektruose yra vandenilio linija.
Astronomai mano, kad daug masyvesnės už Saulę žvaigždės (apie 20-30 Saulės masių) negali sprogti kaip supernova. Vietoj to jie žlunga, sudarydami juodąsias skyles.
I tipo supernovos
I tipo supernovų spektruose vandenilio linijos nėra.
Manoma, kad Ia tipo supernovos kyla iš baltųjų nykštukų žvaigždžių, esančių artimoje dvejetainėje sistemoje. Kai dujos iš netoliese esančios žvaigždės kaupiasi ant baltosios nykštukės, jos palaipsniui susitraukia ir galiausiai sukelia greitą branduolinę reakciją viduje, galiausiai sukeliančią katastrofišką supernovos sprogimą.
Astronomai naudoja Ia tipo supernovas atstumams matuoti, nes manoma, kad jų smailės dega vienodu ryškumu.
Ib ir Ic tipo supernovos taip pat žlunga, kaip ir II tipo supernovos, tačiau proceso metu praranda didžiąją dalį išorinių vandenilio sluoksnių.
Jei radote klaidą, pažymėkite teksto dalį ir spustelėkite Ctrl + Enter.
Linija UMK B. A. Vorontsovas-Velyaminovas. Astronomija (10–11)
Astronomija
Novos ir supernovos
Prieš 5000 metų danguje sužibo ryškus diskas, savo spindesiu ne prastesnis už Saulę. Miesto gyventojai paniškai puolė į bažnyčias. Kunigai pranašavo nelaimes ir dangišką bausmę, kuri kris nusidėjėliams ant galvų, jei jie nepaaukos turtingų aukų, kad tarnautojai maldomis išvengtų nelaimės. Naivūs miestiečiai eilėmis ištiesė ranką į šventyklą, atnešdami gerų dalykų, tikėdamiesi, kad nelaimės praeis. Kunigai nuoširdžiai meldėsi, o gailestingas Dievas išvengė nelaimės. Antroji saulė pradėjo blėsti, o po metų išvis išnyko iš dangaus. Ant dantiraščio lentelių, išsaugotų nuo senovės šumerų civilizacijos laikų, mokslininkai sugebėjo iššifruoti įrašus apie antrąją saulę.Po šimtų metų kinų ir arabų astronomų įrašuose nuo 1054 m. taip pat yra užuominų apie ryškios žvaigždės pasirodymą danguje, kurios šviesa stebėtojus stebino ir dieną, ir naktį tris savaites.
Tačiau senovės žmonės, stebėdami ryškų švytėjimą, net negalėjo įsivaizduoti, kad ryškus blyksnis danguje yra ne naujos žvaigždės gimimas, o seno, pasenusio dangaus kūno mirtis, kuriame termobranduolinės reakcijos sustojo ir po savo gravitacinių jėgų įtaka, didelis sprogimas, kuris buvo matomas už dešimčių šviesmečių. Netoliese esančioms sistemoms tai yra katastrofa, atnešanti mirtį 50 šviesmečių spinduliu. Juk sprogimo energija pasiekia 1046 J, o supernovų temperatūra yra 100 milijardų laipsnių!
Novos ir supernovos skirtumai
Senovės stebėtojai negalvojo apie tai, kad danguje ryškus dangaus kūnas gali būti įvairių procesų rezultatas. Šventa baimė ir nesugebėjimas pastebėti skirtumo be specialios įrangos neleido suvokti šių žinių. Tik atsiradus teleskopams, buvo atrasti skirtumai. Paaiškėjo, kad tai, ką vadiname nova ar supernova, yra ne pati žvaigždė, o tik jos sprogimas.
Ir nors pavadinimai panašūs, šių astronominių reiškinių metu vykstantys procesai turi gana didelių skirtumų.
Norėdami geriau suprasti, kas vyksta didžiulėse Visatos platybėse, prisiminkime astronomijos pradžią pagal Voroncovo-Velyaminovo redaguotą vadovėlį.
Supernovos sprogimas
Ugningo šviesuolio gyvavimo metu vyksta nesutaikoma kova tarp daugiakrypčių jėgų. Gravitacija visomis jėgomis spaudžia žvaigždę link žvaigždžių masės centro, bandydama didžiulį ugningą kamuolį paversti futbolo kamuoliu. Termobranduolinės reakcijos, verdančios žvaigždžių masių gelmėse ir paviršiuje, bando suplėšyti žvaigždę į smulkius gabalėlius.
Jaunos žvaigždės storyje vandenilio atsargos yra milžiniškos, o dėl nuolat vykstančių helio susidarymo iš vandenilio atomų reakcijų gravitacijos jėgos ir termobranduolinės reakcijos yra santykinėje pusiausvyroje.
Tačiau niekas netrunka amžinai ir per porą milijardų metų vandenilio atsargos išsenka ir kadaise aktyvi žvaigždė sensta. Šerdis tampa karšto helio gabalėliu, kurio kraštuose vandenilis išdega. Mirštančių traukulių metu išdega paskutinės vandenilio atsargos ir dabar dangaus kūnas nebegali atsispirti savo gravitacijai.
Žvaigždė susitraukia ir susitraukia kelis šimtus tūkstančių kartų. Ir tuo pačiu metu beveik visa žvaigždžių energijos atsarga išleidžiama į išorę. Paskutinis mirštančios žvaigždės atodūsis yra ryškus sprogimo blyksnis, kurį kronikose ir traktatuose astronomai apibūdina kaip supernovos gimimas.
Neįtikėtinos galios sprogimas savo ryškumu viršija visos galaktikos šviesumą, o kosminis vėjas neša sunkius elementus visoje tarpžvaigždinėje erdvėje. Iš žvaigždės liekanų susidaro naujos planetos žvaigždžių sistemose, esančiose šimtus šviesmečių nuo vietos, kur įvyko kosminė tragedija.
Geležis, aliuminis ir kiti metalai mūsų planetoje yra kadaise mirusios supernovos liekanos. Po sprogimo žvaigždė, priklausomai nuo pradinės masės, virsta neutronine žvaigžde arba juodąja skyle. Žvaigždės paviršiuje vykstantys procesai aprašyti 168 puslapyje, redagavo Vorontsovas-Velyaminovas.
Priklausomai nuo negyvos žvaigždės tipo, yra:
- I tipo supernovos, kai įvyksta sprogimas su baltąja nykštuke, kurios masė yra iki 1,4 saulės;
- II tipo supernovos pradinė didžiulė žvaigždė yra 8–15 kartų didesnė.
Kai supernova sprogsta, žvaigždė miršta amžinai ir virsta žvaigžde arba neutronine žvaigžde.
Ši knyga yra pataisyta gerai žinomo B.A. vadovėlio versija pagal federalinio valstybinio vidurinio bendrojo ugdymo standarto reikalavimus. Vorontsova - Velyaminova „Astronomija. 11 klasė“. Išsaugoma klasikinė mokomosios medžiagos pateikimo struktūra, daug dėmesio skiriama dabartinei mokslo būklei. Atsižvelgiama į naujus duomenis apie dangaus kūnų tyrimus iš erdvėlaivių ir šiuolaikinių didelių antžeminių ir kosminių teleskopų. Vadovėlis sudaro visą temą ir yra skirtas astronomijos studijoms pagrindiniu lygiu.
Novos sprogimasNaujo sprogimas- ne mažiau įspūdingas vaizdas (juk niekuo neišsiskiriančio dangaus kūno šviesumas padidėja nuo 50 tūkst. iki 100 tūkst. kartų), bet dažnesnis. Paprastai tai atsitinka dviejų žvaigždžių sistemoje, kurioje viena planeta yra daug senesnė ir savo amžiuje yra pagrindinėje sekoje arba įžengė į raudonojo milžino stadiją ir jau užpildė savo Roche skiltį, o antroji žvaigždė yra baltoji nykštukė. Dėl glaudžios sąveikos dujos, kuriose yra iki 90% vandenilio, teka į baltąją nykštukę iš milžiniško kaimyno per Lagranžo tašką L1.
Vaizdas iš svetainės NASAMedžiaga, kurią gauna nykštukas, sudaro akrecijos diską aplink mažesnę žvaigždę. Akrecijos greitis ant baltosios nykštukės yra pastovi reikšmė ir, žinant žvaigždės kompanionės parametrus bei dvinarės sistemos sudedamųjų žvaigždžių masių santykį, šią reikšmę galima apskaičiuoti.
Tačiau godumas niekada niekam gero neatnešė, o kai aplink baltąją nykštuką susidaro vandenilio perteklius, įvyksta neįtikėtinos jėgos sprogimas, o jei baltosios nykštukės masė pasiekia 1,4 saulės, įvyksta negrįžtamas supernovos sprogimas.
Apibendrinant tai, kas išdėstyta pirmiau, nova yra sprogimas, atsirandantis dėl termobranduolinių reakcijų mažos tankios žvaigždės paviršiuje. O dėl supernovos sprogimo suspaudžiama didžiulės žvaigždės, kurios masė dešimtis kartų didesnė už Saulės, šerdis, visiškai sunaikinant žvaigždę supančius sluoksnius.
Ir, kaip kartais juokauja astronomai, „Man nėra duota žinoti, ar Kristus buvo nukryžiuotas už mane, bet esu tikras, kad mano kūnas buvo sukurtas iš šimtų žvaigždžių liekanų..
Įžymios supernovos istorijojeKrabo ūkas, kurį kosminių teleskopų pagalba galime stebėti nuostabiose kosmoso nuotraukose, yra ta pati paslaptinga supernova, kurią stebėtojai arabų šalyse ir Kinijoje aprašė 1054 m.
Tačiau tokia sėkmė krito ne tik senovės astronomams.
1987 metų vasarį astronomai užfiksavo ryškų blyksnį Didžiajame Magelano debesyje – galaktikoje, esančioje vos už 168 tūkst. šviesmečių nuo Saulės sistemos. Kadangi tai buvo pirmoji supernova, aptikta 1987 m., ji buvo pavadinta SN 1987A.
Astronomijos entuziastams pietiniame pusrutulyje sekasi. Kelias savaites plika akimi buvo matomas ryškus 4 žvaigždžių dydžio dangaus kūnas.
Tai buvo pirmoji supernova, kuri sprogo tokiu arti nuo teleskopo išradimo. O šiuolaikinės įrangos dėka mokslininkams pavyko ištirti fotometrines ir spektrines charakteristikas, o daugiau nei trisdešimt metų astronomai stebėjo supernovos virsmą besiplečiančiu dujų ūku.
Supernovos gimimas
Šiuolaikiniai mokslininkai oficialiai prognozuoja, kad 2022 metais astronomai Žemėje plika akimi galės stebėti ryškiausią supernovos sprogimą. 1800 šviesmečių atstumu nuo mūsų mėlynosios planetos, Cygnus žvaigždyne, nelaimė aplenks artimą dvejetainę sistemą KIC 9832227.
Galbūt tai bus pirmasis epizodas istorijoje, kai astronomai, priklijuoti prie teleskopų okuliarų, stebės katastrofą, visiškai ginkluotą, bet negalinčią jai užkirsti kelio. Ryškus supernovos sprogimas bus matomas danguje Cygnus ir Šiaurės kryžiaus žvaigždyne.
Naudokite tai, kad teoriją pritaikytumėte praktiškai ir išnaudotumėte likusią pamokos dalį.1975 metų rugpjūčio 29 dieną danguje Cygnus žvaigždyne pasirodė supernova. Blyksnio metu į jį panašių šviesulių spindesys per kelias dienas padidėja dešimtimis žvaigždžių dydžių. Supernova savo ryškumu prilygsta visos galaktikos, kurioje ji sprogo, ryškumu ir netgi gali ją viršyti. Atrinkome garsiausias supernovas.
"Krabų ūkas" Tiesą sakant, tai ne žvaigždė, o jos likutis. Jis yra Tauro žvaigždyne. Krabo ūkas yra supernovos sprogimo SN 1054, įvykusio 1054 m., liekana. Plikimas plika akimi buvo matomas 23 dienas, net ir dienos metu. Ir tai nepaisant to, kad jis yra maždaug 6500 šviesmečių (2 kpc) atstumu nuo Žemės.
Dabar ūkas plečiasi maždaug 1500 kilometrų per sekundę greičiu. Krabo ūkas gavo savo pavadinimą iš astronomo Williamo Parsonso piešinio, 1844 m. naudojant 36 colių teleskopą. Šiame eskize ūkas buvo labai panašus į krabą.
SN 1572 (Tycho Brahe supernova). Jis įsiliepsnojo Kasiopėjos žvaigždyne 1572 m. Tycho Brahe aprašė savo pastebėjimus apie žvaigždę, kurią matė.
Vieną vakarą, kai, kaip įprasta, tyrinėjau dangų, kurio išvaizdą taip gerai pažįstu, savo neapsakomai nuostabai Kasiopėjoje netoli zenito pamačiau ryškią nepaprasto dydžio žvaigždę. Nustebęs atradimo, nežinojau, ar tikėti savo akimis. Pagal spindesį ją būtų galima palyginti tik su Venera, kai pastaroji yra arčiausiai Žemės. Žmonės, turintys gerą regėjimą, galėjo įžvelgti šią žvaigždę giedrame danguje dienos metu, net vidurdienį. Naktį, kai dangus buvo debesuotas, kai kitos žvaigždės buvo paslėptos, naujoji žvaigždė liko matoma per gana storus debesis.
SN 1604 arba Keplerio supernova. Jis įsiliepsnojo 1604 m. rudenį Ophiuchus žvaigždyne. Ir ši žvaigždė yra maždaug 20 000 šviesmečių nuo Saulės sistemos. Nepaisant to, po protrūkio jis buvo matomas danguje maždaug metus.
SN 1987A išsiveržė Didžiajame Magelano debesyje, nykštukinėje Paukščių Tako palydovinėje galaktikoje. Blyksnio šviesa Žemę pasiekė 1987 metų vasario 23 dieną. Tų metų gegužę žvaigždę buvo galima pamatyti plika akimi. Didžiausias matomas dydis buvo +3:185. Tai artimiausias supernovos sprogimas nuo teleskopo išradimo. Ši žvaigždė tapo pirmąja ryškiausia XX a.
SN 1993J yra antra ryškiausia XX amžiaus žvaigždė. Jis įsiliepsnojo 1993 m. spiralinėje galaktikoje M81. Tai dviguba žvaigždė. Mokslininkai tai spėjo, kai, užuot pamažu nykę, sprogimo produktai pradėjo keistai didėti ryškumu. Tada tapo aišku: paprasta raudona supermilžinė žvaigždė negali virsti tokia neįprasta supernova. Buvo daroma prielaida, kad įsiliepsnojęs supermilžinas buvo suporuotas su kita žvaigžde.
1975 metais Cygnus žvaigždyne sprogo supernova. 1975 metais Cygnus uodegoje įvyko toks galingas sprogimas, kad supernova buvo matoma plika akimi. Būtent tokią ją Krymo stotyje pastebėjo astronomas studentas Sergejus Šugarovas. Vėliau paaiškėjo, kad jo žinutė jau šeštoji. Japonijos astronomai pirmieji pamatė žvaigždę, likus aštuonioms valandoms iki Šugarovo. Naująją žvaigždę be teleskopų buvo galima pamatyti keletą naktų: ji ryški tik nuo rugpjūčio 29 iki rugsėjo 1 dienos. Tada ji pagal spindesį tapo eiline trečio dydžio žvaigžde. Tačiau per savo švytėjimą naujoji žvaigždė sugebėjo ryškumu pranokti Alpha Cygnus. Tokių ryškių naujų žvaigždžių stebėtojai nematė nuo 1936 m. Žvaigždė buvo pavadinta Nova Cygni 1975, V1500 Cygni, o 1992 metais tame pačiame žvaigždyne įvyko dar vienas pliūpsnis.
Jau XXI amžiuje sprogo žvaigždė, kuri tapo ryškiausia supernova per visą stebėjimų istoriją – SN 2006gy. 2006 m. rugsėjo 18 d. įvykęs sprogimas galaktikoje NGC 1260. Jo ryškumas buvo maždaug dviem dydžiais didesnis nei įprastų supernovų, o tai leido manyti, kad jis priklauso naujai panašių procesų klasei – hipernovoms. Mokslininkai pasiūlė keletą teorijų apie tai, kas atsitiko: kvarko žvaigždės susidarymas, daugkartinis žvaigždės sprogimas, dviejų masyvių žvaigždžių susidūrimas.
Jauniausia supernova mūsų galaktikoje yra G1.9+0.3. Jis yra maždaug už 25 000 šviesmečių ir yra Šaulio žvaigždyne Paukščių Tako centre. Supernovos likučių plėtimosi greitis yra neregėtas – daugiau nei 15 tūkstančių kilometrų per sekundę (tai yra 5% šviesos greičio). Ši žvaigždė mūsų galaktikoje užsiliepsnojo maždaug prieš 25 000 metų. Žemėje jos sprogimas galėjo būti stebimas apie 1868 m.
Stebėdami prieš šešerius metus sprogusios supernovos liekanas, astronomai nustebo sprogimo vietoje radę naują žvaigždę, kuri apšvietė ją supantį medžiagos debesį. Mokslininkų išvados pateikiamos žurnale AstrofizikaŽurnalasLaiškai .
„Mes niekada anksčiau nematėme, kad tokio tipo sprogimas išliktų ryškus taip ilgai, nebent jis sąveikautų su žvaigždės išmestu vandeniliu prieš kataklizminį įvykį. Tačiau stebint šią supernovą vandenilio ženklo nėra“, – sako Danas Milisavljevičius, pagrindinis tyrimo autorius iš Purdue universiteto (JAV).
Kitaip nei dauguma žvaigždžių sprogimų, kurie išnyksta, SN 2012au ir toliau šviečia galingo, naujai gimusio pulsaro dėka. Autoriai: NASA, ESA ir J. DePasquale
Žvaigždžių, žinomų kaip supernovos, sprogimai gali būti tokie ryškūs, kad pranoksta galaktikas, kuriose jos yra. Paprastai jie visiškai „išnyksta“ per kelis mėnesius ar metus, tačiau kartais sprogimo likučiai „sugriūva“ į vandenilio turtingus dujų debesis ir vėl tampa šviesūs. Bet ar jie gali vėl spindėti be jokio pašalinio įsikišimo?
Kai didelės žvaigždės sprogsta, jų vidus „sugriūva“ iki taško, kai visos dalelės tampa neutronais. Jei susidariusi neutroninė žvaigždė turi magnetinį lauką ir sukasi pakankamai greitai, ji gali tapti pulsaro vėjo ūku. Greičiausiai būtent taip nutiko SN 2012au, esančiam NGC 4790 galaktikoje Mergelės žvaigždyno kryptimi.
„Kai pulsaro ūkas pakankamai ryškus, jis veikia kaip lemputė, apšviečianti išorinius ankstesnio sprogimo spindulius. Žinojome, kad supernovos gamina greitai besisukančias neutronines žvaigždes, bet niekada neturėjome tiesioginių šio unikalaus įvykio įrodymų“, – pridūrė Danas Milisavljevičius.
Parus pulsaro vaizdas, padarytas NASA Chandra observatorijoje. Autorius: NASA
SN 2012au iš pradžių pasirodė neįprastas ir keistas daugeliu atžvilgių. Nors sprogimas nebuvo pakankamai ryškus, kad jį būtų galima priskirti prie „superluminal“ supernovos, jis buvo itin energingas ir ilgalaikis.
„Jei sprogimo centre bus sukurtas pulsaras, jis gali išstumti ir netgi pagreitinti dujas, todėl po kelerių metų galime pamatyti, kaip iš SN 2012au sprogimo vietos „pabėga“ deguonies turtingos dujos“, – aiškino Danas. Milisavljevičius.
Plakanti Krabo ūko širdis. Jo centre yra pulsaras. Autoriai: NASA/ESA
Superluminal supernovos yra karštai diskutuojama astronomijos tema. Jie yra potencialūs gravitacinių bangų, taip pat gama spindulių pliūpsnių ir greitų radijo pliūpsnių šaltiniai. Tačiau norint suprasti šių įvykių procesus, kyla stebėjimo sunkumų, ir tik naujos kartos teleskopai padės astronomams atskleisti šių blyksnių paslaptis.
„Tai esminis procesas Visatoje. Mūsų čia nebūtų, jei ne supernovos. Šių katastrofiškų įvykių metu susidaro daug gyvybei reikalingų elementų, įskaitant kalcį, deguonį ir geležį. Manau, kad mums, kaip visatos piliečiams, svarbu suprasti šį procesą“, – apibendrino Danas Milisavljevičius.
Astronomų teigimu, 2022 metais iš Žemės bus matomas ryškiausias Cygnus žvaigždyno supernovos sprogimas. Blykstė galės pranokti daugumos dangaus žvaigždžių spindesį! Supernovos sprogimas yra retas reiškinys, tačiau tai bus ne pirmas kartas, kai žmonija stebi šį reiškinį. Kodėl šis reiškinys toks žavus?
Baisūs PRAEITIES ŽENKLAI
Taigi, prieš 5000 metų Senovės Šumero gyventojai buvo išsigandę – dievai parodė, kad jie pyksta, parodydami ženklą. Danguje švietė antra saulė, tad net naktį buvo šviesu kaip dieną! Siekdami išvengti nelaimės, šumerai daug aukojosi ir nenuilstamai meldėsi dievams – ir tai turėjo įtakos. An, dangaus dievas, nusuko pyktį – antroji saulė ėmė blėsti ir netrukus visai išnyko iš dangaus.
Taip mokslininkai atkuria įvykius, įvykusius daugiau nei prieš penkis tūkstančius metų, kai virš Senovės Šumero sprogo supernova. Tie įvykiai tapo žinomi iš dantiraščio lentelės, kurioje yra pasakojimas apie „antrosios saulės dievybę“, pasirodžiusią pietinėje dangaus pusėje. Astronomai aptiko žvaigždžių kataklizmo pėdsakų – Parus X ūko liekanos iš šumerus išgąsdinusios supernovos.
Remiantis šiuolaikiniais moksliniais duomenimis, senovės Mesopotamijos gyventojų siaubas iš esmės buvo pateisinamas – jei supernovos sprogimas būtų įvykęs kiek arčiau Saulės sistemos, visa gyvybė mūsų planetos paviršiuje būtų išdeginta nuo radiacijos.
Taip jau nutiko kartą, kai prieš 440 milijonų metų supernovos sprogimas įvyko kosmoso regionuose, palyginti arti saulės. Už tūkstančius šviesmečių nuo Žemės didžiulė žvaigždė pateko į supernovą, o mūsų planetą išdegino mirtina radiacija. Paleozojaus monstrai, kuriems tuo metu nelaimė gyventi, galėjo matyti, kaip staiga danguje pasirodęs akinantis spindesys užtemdė saulę – ir tai buvo paskutinis dalykas, kurį jie matė savo gyvenime. Per kelias sekundes supernovos spinduliuotė sunaikino planetos ozono sluoksnį, o radiacija nužudė gyvybę Žemės paviršiuje. Laimei, mūsų planetos žemynų paviršiuje tuo metu beveik nebuvo gyventojų, o gyvybė buvo paslėpta vandenynuose. Vandens storis apsaugotas nuo supernovos spinduliuotės, tačiau vis tiek mirė daugiau nei 60% jūros gyvūnų!
Supernovos sprogimas yra vienas didžiausių kataklizmų Visatoje. Sprogstanti žvaigždė išskiria neįtikėtinai daug energijos – per trumpą laiką viena žvaigždė išspinduliuoja daugiau šviesos nei milijardai galaktikos žvaigždžių.
SUPERNOVŲ EVOLIUCIJA
Astronomai jau seniai stebėjo tolimus supernovų sprogimus naudodami galingus teleskopus. Iš pradžių šis reiškinys buvo suvokiamas kaip nesuprantamas kuriozas, tačiau XX amžiaus pirmojo ketvirčio pabaigoje astronomai išmoko nustatyti tarpgalaktinius atstumus. Tada paaiškėjo, iš kokio neįsivaizduojamo atstumo į Žemę ateina supernovų šviesa ir kokią neįtikėtiną galią turi šie blyksniai. Tačiau kokia šio reiškinio prigimtis?
Žvaigždės susidaro iš kosminių vandenilio sankaupų. Tokie dujų debesys užima didžiules erdves ir gali turėti milžinišką masę, lygią šimtams saulės masių. Kai toks debesis yra pakankamai tankus, pradeda veikti gravitacinės jėgos, sukeldamos dujų suspaudimą, o tai sukelia intensyvų kaitinimą. Pasiekus tam tikrą ribą, įkaitintame ir suspaustame debesies centre prasideda termobranduolinės reakcijos – taip „užsidega“ žvaigždės.
Liepsnojančios žvaigždės gyvavimo laikas yra ilgas: vandenilis žvaigždės žarnyne milijonus ir net milijardus metų virsta heliu (o vėliau – kitais periodinės lentelės elementais, įskaitant geležį). Be to, kuo didesnė žvaigždė, tuo trumpesnis jos gyvenimas. Raudonųjų nykštukų (vadinamoji mažųjų žvaigždžių klasė) gyvenimo trukmė yra trilijonas metų, o milžiniškos žvaigždės gali „perdegti“ tūkstantosiomis šio laikotarpio.
Žvaigždė „gyvena“ tol, kol palaikoma „jėgų pusiausvyra“ tarp ją suspaudžiančių gravitacinių jėgų ir termobranduolinių reakcijų, kurios skleidžia energiją ir linkusios „išstumti“ materiją. Jei žvaigždė pakankamai didelė (jos masė didesnė už Saulės masę), ateina momentas, kai žvaigždėje susilpnėja termobranduolinės reakcijos (iki to laiko „degalai“ sudeginami) ir sustiprėja gravitacinės jėgos. Šiuo metu žvaigždės šerdį suspaudžianti jėga tampa tokia stipri, kad spinduliuotės slėgis nebesugeba sulaikyti medžiagos susitraukimo. Įvyksta katastrofiškai greitas kolapsas – per kelias sekundes žvaigždės šerdies tūris sumažėja 100 000 kartų!
Greitas žvaigždės suspaudimas lemia tai, kad medžiagos kinetinė energija virsta šiluma, o temperatūra pakyla iki šimtų milijardų kelvinų! Tuo pačiu metu mirštančios žvaigždės šviesumas padidėja kelis milijardus kartų - o „supernovos sprogimas“ sudegina viską kaimyninėse erdvės vietose. Mirstančios žvaigždės šerdyje elektronai „suspaudžiami“ į protonus, todėl šerdies viduje lieka beveik tik neutronai.
GYVENIMAS PO SPROGIMO
Paviršiniai žvaigždės sluoksniai sprogsta, o esant milžiniškoms temperatūroms ir siaubingam slėgiui, vyksta reakcijos su sunkiųjų elementų (iki urano) susidarymu. Ir taip supernovos atlieka savo didžiąją (žmonijos požiūriu) misiją – jos leidžia Visatoje atsirasti gyvybei. „Beveik visi elementai, sudarantys mus ir mūsų pasaulį, atsirado dėl supernovos sprogimų“, – sako mokslininkai. Viskas, kas mus supa: kalcis mūsų kauluose, geležis mūsų raudonuosiuose kraujo kūneliuose, silicis mūsų kompiuterių lustuose ir varis mūsų laiduose – visa tai kilo iš pragariškų sprogstančių supernovų krosnių. Dauguma cheminių elementų atsirado Visatoje išskirtinai supernovos sprogimo metu. O tų kelių elementų (nuo helio iki geležies) atomai, kuriuos žvaigždės sintetina būdamas „tylioje“ būsenoje, gali tapti planetų atsiradimo pagrindu tik po to, kai supernovos sprogimo metu jos buvo išmestos į tarpžvaigždinę erdvę. Todėl ir pats žmogus, ir viskas aplink jį susideda iš senovinių supernovų sprogimų likučių.
Po sprogimo likusi šerdis tampa neutronine žvaigžde. Tai nuostabus mažo tūrio, bet siaubingo tankio kosminis objektas. Įprastos neutroninės žvaigždės skersmuo yra 10–20 km, tačiau medžiagos tankis neįtikėtinas – 665 milijonai tonų kubiniame centimetre! Esant tokiam tankiui, degtuko galvutės dydžio neutronio gabalėlis (medžiaga, iš kurios susideda tokia žvaigždė) svertų daug kartų daugiau nei Cheopso piramidė, o arbatinis šaukštelis neutronio turėtų daugiau nei milijardą tonų. . Neutronis taip pat turi neįtikėtiną jėgą: neutronio gabalo (jei jis būtų žmonijos rankose) jokia fizinė jėga negali sulaužyti į gabalus – bet koks žmogaus instrumentas būtų visiškai nenaudingas. Bandymas nupjauti ar nuplėšti neutronio gabalėlį būtų toks pat beviltiškas, kaip oru nupjauti metalo gabalą.
BETELGEUSE YRA PAVOJINGIAUSIA ŽVAIGŽDĖ
Tačiau ne visos supernovos virsta neutroninėmis žvaigždėmis. Kai žvaigždės masė viršija tam tikrą ribą (vadinamąją antrąją Čandrasekharo ribą), supernovos sprogimo procese paliekama per daug medžiagos masės ir gravitacinis slėgis negali nieko sulaikyti. Procesas tampa negrįžtamas – visa materija susitraukia į vieną tašką, ir susidaro juodoji skylė – gedimas, kuris negrįžtamai sugeria viską, net saulės šviesą.
Ar supernovos sprogimas gali kelti grėsmę Žemei? Deja, mokslininkai atsako teigiamai. Žvaigždė Betelgeuse, kosminiais standartais artima Saulės sistemos kaimynė, gali labai greitai sprogti. Pasak Valstybinio astronomijos instituto mokslininko Sergejaus Popovo, „Betelgeuse iš tiesų yra vienas geriausių kandidatų ir tikrai garsiausias artimoms (laiku) supernovoms. Ši didžiulė žvaigždė yra paskutiniame savo evoliucijos etape ir greičiausiai sprogs kaip supernova, palikdama neutroninę žvaigždę. Betelgeuse yra dvidešimt kartų sunkesnė už mūsų Saulę ir šimtą tūkstančių kartų šviesesnė žvaigždė, esanti maždaug už pusės tūkstančio šviesmečių. Kadangi ši žvaigždė pasiekė paskutinę savo evoliucijos stadiją, artimiausiu metu (kosminiais standartais) ji turi visas galimybes tapti supernova. Mokslininkų teigimu, šis kataklizmas Žemei neturėtų būti pavojingas, tačiau su viena išlyga.
Faktas yra tas, kad supernovos spinduliavimas sprogimo metu yra nukreiptas netolygiai – spinduliavimo kryptį lemia žvaigždės magnetiniai poliai. Ir jei paaiškės, kad vienas iš Betelgeuse ašigalių yra nukreiptas tiesiai į Žemę, tada po supernovos sprogimo į mūsų Žemę išsiskirs mirtinas rentgeno spinduliuotės srautas, galintis bent jau sunaikinti ozono sluoksnį. Deja, šiandien astronomams nėra žinomų ženklų, kurie leistų numatyti kataklizmą ir sukurti „ankstyvo perspėjimo sistemą“ supernovos sprogimui. Tačiau nors Betelgeuse gyvena savo gyvenimą, siderinis laikas yra neproporcingas žmogaus laikui, ir, greičiausiai, katastrofa yra už tūkstančių, jei ne dešimties tūkstančių metų. Galima tikėtis, kad per tokį laikotarpį žmonija sukurs patikimą apsaugą nuo supernovų protrūkių.
