Техника - молодёжи 1987-08, страница 48

Галактики из свиты Млечного Пути, находящиеся над плоскостью, которая проходит через Солнце (начало координат) и Туманность Андромеды. 1 — наша Галактика, 2 — Большое Магелланово Облако (созвездие Золотая Рыба), 3 — Малое Магелланово Облако (Тукан), 4 — карликовая сфероидальная галактика в созвездии Змея, 5 — такая же галактика в созвездии Пегас, 6 — звездная система Е (Скульптор), 7 — карликовая сфероидальная галактика в созвездии Печь, 8 — такая же галактика в созвездии Козерог, 9 — Объект Искударяна (Орион). Взрыв сверхно-вой-11 произошел в ближайшей к нам неправильной галактике — Большом Магеллановом Облаке.

тем, что при такой вспышке в виде излучения уходит примерно столько же энергии, сколько ее расходуется на выброс вещества и расширение оболочки.

Новые звезды, возгорающиеся периодически с интервалом от десятков лет (быстрые) до тысячелетий (медленные), высвобождают при взрыве в среднем 10⁴⁷ эрг. При вспышках же сверхновых выделяется в миллионы раз больше!

В звездных катастрофах обнажаются загадки мироздания, но важно для их отгадок правильнее задавать вопросы природе. И прежде всего спросить — каковы причины, каков механизм сверхвспышек?

Гиганты гибнут, карлики остаются. Звезды рождаются из водородных газовых масс. Претерпевая гравитационное сжатие, эти массы разогреваются. В недрах прото-звезды начинают идти термоядерные реакции превращения водорода в гелий. Чем больше водорода, тем быстрее он выгорает. От его исходного количества, как показано на диаграмме Герцшпрунга — Ресселла (см. 4-ю стр. обложки), зависит энергоизлучение, возраст и облик светил.

Предположим, звезда «легче» Солнца в десятки раз. Через 100 млрд. лет, после выгорания водорода, она превращается в гелиевый белый карлик.

Звезда массой в пол-Солнца эволюционирует быстрее и живет на водородном термоядерном горючем около 50 млрд. лет, а затем также становится гелиевым белым карликом.

Что же касается нашего Солнца, то оно благополучно просуществует еще примерно 5—6 млрд. лет, после чего его ядро начнет сжиматься, а разреженная водородная оболочка — расширяться.

Как видим, подобные звезды

избегают взрывов и катаклизмов, живут долго. В их гелиевом ядре протоны и ионы настолько сближаются друг с другом, что объединяются их атомные уровни, а электроны образуют несжимаемый — вырожденный — газ. Его давление уравновешивает силу тяжести, зависящую от массы. Если при сжатии температура в ядре поднимется с 14 до 140 млн. градусов, то в нем начнутся уже термоядерные реакции горения гелия. Для нашего Солнца этого горючего хватит еще примерно на 1 млрд. лет, после чего его ядро сожмется, образуется белый карлик, который будет экономно остывать около 10 млрд. лет.

Взрывные судьбы светил. В недрах более массивных звезд давление и температуры намного выше, соответственно водород сгорает интенсивнее. Рано или поздно в центре раскаленного до голубизны гиганта сформируется гелиевое ядро. Само оно не горит, поскольку температура для этого недостаточна. Зато продолжает полыхать окружающий его водородный слой. Образование такого «слоевого источника» приводит к тому,что мантия начинает бурлить (конвектиро-вать), как вода в чайнике,— из-за своей низкой теплопроводности она не справляется с переносом поступающего тепла. В результате звезда расширяется.

По мере выгорания водорода ядро «накачивается» гелием. Под собственной громадной тяжестью оно сжимается, тогда как верхние слои разбухают и сбрасываются в виде «планетарной туманности». Светило охлаждается и краснеет — превращается в красный гигант.

Итак, звезда, скажем, в 15 солнечных масс проживает короткую, но бурную жизнь. Примерно миллион лет длится довольно спокой

ное рождение из межзвездного водорода, на «водородный век» приходится только 10, а на «гелиевый» — всего 1 млн. лет. Далее следует тысячелетний «углеродный век», когда из трех ядер гелия (альфа-частиц) образуется углерод-12, и другие циклы термоядерного синтеза со сменой очередного горючего — марганца, кремния (через годы, сутки и даже часы). По мере термоядерного сгорания массивная звезда становится слоистой, точно луковица. Внешний слой состоит из водорода и гелия, ниже следует чисто гелиевая оболочка, а еще глубже залегают оболочки из углерода, кислорода, марганца, кремния. В центре же образуется железное ядро.

Железный предел. Здесь-то и наступает «стрессовое состояние» звезды. Новые термоядерные реакции с ядрами элементов VIII группы (железо, никель и др.) — невозможны, поскольку более тяжелые ядра образуются уже не с выделением энергии, а с ее поглощением. Сердцевина звезды начинает молниеносно сжиматься. Энергия, выделяющаяся при сжатии, эффективно отбирается реакцией распада ядер железа на альфа-частицы, которые, в свою очередь, распадаются на нейтроны и протоны. В этих реакциях 1 г железа поглощает около 2ХЮ¹⁸ эрг.

В какой-то момент сжатие останавливается противодавлением вырожденного нейтронного газа. Вещество в центре звезды приобретает плотность атомного ядра, то есть уплотнение в нем достигает примерно 10¹⁵ г/см³. Температура подскакивает, электрон и протон соединяются друг с другом, образуя нейтрон и выделяя нейтрино, а позитрон с нейтроном порождают протон и антинейтрино («ypKa»-pfvpnecc). Мощный нейтринный импу/льс уно

СЕНСАЦИИ НАШИХ ДНЕЙ

45