Звезды сверхгиганты – космическая судьба этих колоссальных светил предназначила им в определенное время вспыхнуть сверхновой.

Рождение всех звезд происходит одинаково. Гигантское облако молекулярного водорода начинает сжиматься в шар под влиянием гравитации, пока внутренняя температура не спровоцирует ядерный синтез. На протяжении всего существования светила пребывают в состоянии борьбы с собой, внешний слой давит силой тяжести, а ядро – силой разогретого вещества, стремящегося расширится. В процессе существования водород и гелий постепенно выгорают в центре и обычные светила, имеющие значительную массу, становятся сверхгигантами. Встречаются такие объекты в молодых образованиях, таких как неправильные галактики или рассеянные скопления.

Свойства и параметры

Масса играет решающую роль в формировании звезд – в крупном ядре синтезируется больше количество энергии, которая повышает температуру светила и его активность. Приближаясь к финальному отрезку существования объекты с весом, превышающим солнечный в 10-70 раз, переходят в разряд сверхгигантов. В диаграмме Герцшпрунга-Рассела, характеризующей отношения звездной величины, светимости, температуры и спектрального класса, такие светила расположены сверху, указывая на высокую (от +5 до +12) видимую величину объектов. Их короче, чем у других звезд, потому что своего состояния они достигают в финале эволюционного процесса, когда запасы ядерного топлива на исходе. В раскаленных объектах заканчивается гелий и водород, а горение продолжается за счет кислорода и углерода и далее вплоть до железа.

Классификация звезд сверхгигантов

По Йеркской классификации, отражающей подчинение спектра светимости, сверхгиганты относятся к I классу. Их разделили на две группы:

Ia – яркие сверхгиганты или гипергиганты;
Ib – менее яркие сверхгиганты.

По своему спектральному типу в Гарвардской классификации эти звезды занимают промежуток от O до M. Голубые сверхгиганты представлены классам O, B, A, красные – K, M, промежуточные и плохо изученные желтые – F, G.

Красные сверхгиганты

Крупные звезды покидают главную последовательность, когда в их ядре начинается горение углерода и кислорода, – они становятся красными сверхгигантами. Их газовая оболочка вырастает до огромных размеров, распространяясь на миллионы километров. Химические процессы, проходящие с проникновением конвекции из оболочки в ядро, приводят к синтезу тяжелых элементов железного пика, которые после взрыва разлетаются в космосе. Именно красные сверхгиганты обычно заканчивают жизненный путь светила и взрываются сверхновой. Газовая оболочка звезды дает начало новой туманности, а вырожденное ядро превращается в белого карлика. и – крупнейшие объекты из числа умирающих красных светил.

Голубые сверхгиганты

В отличие от красных, доживающих долгую жизнь гигантов, – это молодые и раскаленные звезды, превосходящие своей массой солнечную в 10-50 раз, а радиусом – в 20-25 раз. Их температура впечатляет – она составляет 20-50 тыс. градусов. Поверхность голубых сверхгигантов стремительно уменьшается из-за сжатия, при этом излучение внутренней энергии непрерывно растет и повышает температуру светила. Результатом такого процесса становится превращение красных сверхгигантов в голубые. Астрономы заметили, что звезды в своем развитии проходят различные стадии, на промежуточных этапах они становятся желтыми или белыми. Ярчайшая звезда Ориона – – отличный пример голубого сверхгиганта. Ее внушительная масса в 20 раз превышает Солнце, светимость выше в 130 тыс. раз.

Как-то мне попалась на глаза статья "Гигантское магнитное поле звезды O-типа заполнено горячей плотной плазмой " и я задал вопрос в комментах: а есть ли возле этой звезды протопланетный диск или планеты? На что получил вполне ожидаемый мною ответ: нет.
На другой вопрос "почему?" мне сначала пытались втолковать, что мол огромное излучение и т.д. давно сдуло всю пыль из окрестностей звезды, а потом вообще передумали отвечать сказав, что мы пишем офактах, а думать о причинах это не наше дело.

Наблюдения, проведенные космической рентгеновской обсерваторией "Чандра", показали, что внутри необычайно большой магнитосферы массивной звезды O-типа NGC 1624-2 бушует шторм экстремальных звездных ветров и плотной плазмы, поглощающей рентгеновские лучи, прежде чем они успевают прорваться в пространство.
Результаты, полученные группой астрономов во главе с Вероникой Пети из Технологического института штата Флорида, могут помочь ученым лучше понять жизненные циклы некоторых массивных звезд, в которых происходит синтез тяжелых элементов для формирования следующих поколений богатых металлами звезд и планет. Статья с результатами работы исследователей публикуется в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Массивная звезда NGC 1624-2, принадлежащая к классу звезд типа O - самому горячему и яркому типу звезд во Вселенной, - имеет необыкновенно большую магнитосферу. Пети обнаружила, что магнитное поле звезды удерживает газ, истекающий из звезды, и этот газ поглощает своё же рентгеновское излучение. Мощные звездные ветры этой звезды в 3-5 раз быстрее, чем солнечный ветер, и, по меньшей мере, в 100 тысяч раз плотнее. Эти ветры яростно сопротивляются магнитному полю, а захваченные полем частицы создают огромный ореол горячей и очень плотной плазмы.
- Магнитное поле звезды не позволяет звездному ветру уйти от нее, и возникают эти большие потоки, которые сталкиваются на магнитном экваторе, создавая ударную волну нагретого до 10 000 000K газа и много рентгеновского излучения,- говорит Пети, работавшая в группе, которая обнаружила эту звезду в 2012 году,- Но магнитосфера звезды настолько большая, что почти 80% этого рентгеновского излучения поглощается, прежде чем оно успевает уйти в свободное пространство и достичь телескопа "Чандра".
Напряженность магнитного поля на поверхности NGC 1624-2 в 20 тысяч раз сильнее, чем на поверхности Солнца. Если бы эта звезда находилась в центре нашей Солнечной системы, петли плотной и горячей плазмы распространялись бы почти до орбиты Венеры.
Лишь одна из 10 массивных звезд имеет магнитное поле. В отличие от небольших звезд, подобных нашему Солнцу, у которых магнитные поля создаются внутренней "динамо-машиной", магнитные поля массивных звезд представляют собой реликт, оставшийся после какого-то события в раннем периоде жизни, возможно, от слияния с другой звездой.
Пети и ее коллеги надеются узнать о звезде NGC 1624-2 больше после получения в октябре этого года данных от космического телескопа "Хаббл", который должен проследить динамику ветров в магнитной "ловушке" звезды.

На самом деле это наблюдение очень интересно, т.к. не вписывается в текущие теории эволюции звёзд и образования планет и если подумать, то оно даёт ответы сразу на многие вопросы астрофизики. Давайте я сначала разложу по пунктам то, что не сходится:
1. это молодая звезда, а значит она должна быть окружена плотным облаком пыли, в котором родилаь, как и другие молодые звёзды, которого нет;
2. это большая звезда (голубой гигант), а значит и облако осколков должно быть большим, его просто невозможно не заметить;
3. рентгеновское излучение звезды и её звёздный ветер практически полностью тормозится собственной магнитосферой и поглощается плазмой, не вырываясь за её пределы, а значит они не могут сдуть протопланетный диск и причины его отсутствия другие.

Всё это произошло ещё до выхода новости об обнаружении движения в протопланетном диске звезды, о котором я писал в прошлый раз тут: " ", доказывающем, что протопланетный диск создаёт сама звезда. Ну а теперь всем и так будет понятно, почему вокруг таких звёзд нет планет - звёздное вещество просто не может вырваться и улететь от звезды. Оно постоянно варится в её магнитосфере и хотя звезда молодая и активная, пространство вокруг неё практически стерильно.
Это наблюдение добавляет очередной кирпичик в мою теорию происхождения звёзд и планет, а мне плюсик в карму.

Есть ещё несколько выводов, которые подтверждаются этим наблюдением. Вот смотрите, меня всегда удивляло поведение сверхновых: горит себе звезда, пускай и не долго по вселенским меркам, но всё-таки сотни миллионов лет, а потом вдруг взрывается. Да у неё были сотни миллионов причин взорваться сразу после появления, если верить в то, что внутри идёт термоядерная реакция, однако она ждёт какого-то своего часа. Опять же что-то не очень понятное творится с пределом массы Чандрасекара, который неоднократно нарушался. Почему?
Теперь же всё очень аккуратно становится на свои места - звезда не может взорваться сразу, т.к. не накопила критической энергии, а этот предел зависит не столько от массы звезды, сколько от её возраста. Для современных моделей это парадокс - чем старше звезда, тем меньше энергии она излучает, остывает и ничего взорваться не должно, однако в данном случае мы видим наглядное объяснение и называется оно - термос.
В начальный период существования звезда горячая, но её атмосфера ещё не такая плотная и огромный поток излучения уносит много энергии. Однако со временем магнитное поле уплотняет атмосферу тяжёлыми элементами, излучение не может её преодолеть, энергия миллионы лет накапливается вокруг звезды и в какой-то момент достигает критической отметки.

Второй момент, который не давал мне покоя, это последствия взрыва. Ведь звезду не разрывает на части, она светит и дальше, а разлетается только её оболочка. Как такое может быть, если причиной взрыва является перегрев ядра из-за термоядерной реакции, а сама звезда это всего лишь водородная плазма? Теперь же очевидно, что взрыв происходит только на поверхности и в атмосфере звезды, где и накапливается вся эта энергия. Ядро тут совсем не при чём и практически не страдает, потому что оно твёрдое и вовсе не из водорода. Но об этом позже.

Со временем всё всегда становится просто и понятно, тема происхождения планет скоро перестанет вызывать вопросы и ставить учёных в тупик, она станет обыденностью, но у меня есть ещё пара отличных новостей, в которых можно поискать зерно истины, а значит ещё не всё кончено;)

Главная последовательность: от красных карликов до голубых гигантов

Из левого нижнего угла диаграммы в верхний правый угол тянется полоса, в которую попадает, по разным оценкам, от 90 до 99% всех звезд. Поэтому эта полоса называется главной последовательностью . Наше Солнце также принадлежит главной последовательности (его положение обозначено на диаграмме).

Что же объединяет звезды, принадлежащие главной последовательности? Ведь в этой последовательности есть очень разные звезды: в нижней ее части находятся красные карлики - так называют красноватые, то есть сравнительно холодные, звезды с малой светимостью, в середине - звезды типа нашего Солнца, а в верхней части - голубые гиганты - горячие звезды с огромной светимостью.

Однако у всех этих звезд есть общее свойство: чем выше температура звезды, тем больше ее светимость .

Такая простая взаимосвязь между температурой звезды и ее светимостью может показаться на первый взгляд совершенно очевидной. Однако «очевидности» тут нет, так как существуют звезды с низкой температурой и большой светимостью и наоборот - звезды с высокой температурой и малой светимостью. Именно они и заполняют две другие «населенные» области на диаграмме «температура-светимость». Это «красные гиганты » и «белые карлики ». Что же они собой представляют?

Строение и эволюция Вселенной. 2014

Главная последовательность
Интересное о физике -> Энциклопедия по физике
Диаграмма «температура-светимость»
Учебник по Физике для 11 класса ->
Голубые гиганты
Интересное о физике -> Энциклопедия по физике
Красные карлики
Интересное о физике -> Энциклопедия по физике
Как зависит время жизни звезды от ее массы?
Учебник по Физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной
Главное в главе 9. Звезды, галактики, Вселенная
Учебник по Физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной
Глава 9. Звезды, галактики, Вселенная
Учебник по Физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной
ФРАНКЛИН БЕНДЖАМИН (1706 - 1790)
Интересное о физике ->
НЬЮТОН ИСААК
Интересное о физике -> Рассказы об ученых по физике
От чего можно оттолкнуться, если вокруг ничего нет?
Учебник по Физике для 10 класса -> Механика
С главной последовательности - в красные гиганты
Учебник по Физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной
Вопросы и задания к параграфу § 38. Разнообразие звезд
Учебник по Физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной
Красные гиганты
Учебник по Физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной
Как были определены расстояния до далеких звезд?
Учебник по Физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной
Расстояния до ближайших звезд
Учебник по Физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной
1. Расстояния до звезд
Учебник по Физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной
Общие свойства планет-гигантов
Учебник по Физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной
Расстояние до Луны
Учебник по Физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной
Главное в главе 5. Оптика
Учебник по Физике для 11 класса -> Электродинамика
Почему мыльные пузыри кажутся разноцветными?
Учебник по Физике для 11 класса -> Электродинамика
Спиральные галактики
Иллюстрации по физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной
Измерение расстояний до звезд методом параллакса
Иллюстрации по физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной
Главная оптическая ось
Интересное о физике -> Энциклопедия по физике
ЭЙНШТЕЙН АЛЬБЕРТ (1879-1955)
Интересное о физике -> Рассказы об ученых по физике
ФАРАДЕЙ МАЙКЛ (1791-1867)
Интересное о физике -> Рассказы об ученых по физике
ОМ ГЕОРГ СИМОН (1789-1854)
Интересное о физике -> Рассказы об ученых по физике
МАКСВЕЛЛ ДЖЕЙМС КЛЕРК (1831-1879)
Интересное о физике -> Рассказы об ученых по физике
ЛАНДАУ ЛЕВ ДАВИДОВИЧ (1908-1968)
Интересное о физике -> Рассказы об ученых по физике
ГАЛИЛЕЙ ГАЛИЛЕО (1564-1642)
Интересное о физике -> Рассказы об ученых по физике
Пример: тормозной путь автомобиля
Иллюстрации по физике для 10 класса -> Кинематика
Ход лабораторной работы 5. Изучение закона сохранения механической энергии
Учебник по Физике для 10 класса -> Лабораторные работы
Ход лабораторной работы 2. Изучение движения тела, брошенного горизонтально
Учебник по Физике для 10 класса -> Лабораторные работы
Поставим опыт к теме Изохорный процесс (при постоянном объеме)
Учебник по Физике для 10 класса ->
Объем газа и температура
Учебник по Физике для 10 класса -> Молекулярная физика и термодинамика
Почему скрипки и гитары имеют продолговатую форму?
Учебник по Физике для 10 класса -> Механика
Высота, громкость и тембр звука
Учебник по Физике для 10 класса -> Механика
Ультразвук и инфразвук
Учебник по Физике для 10 класса -> Механика
Суперпозиция волн
Учебник по Физике для 10 класса -> Механика
Гармонические колебания
Учебник по Физике для 10 класса -> Механика
Как был открыт закон всемирного тяготения?
Учебник по Физике для 10 класса -> Механика
Из-за чего возникает сила трения покоя?
Учебник по Физике для 10 класса -> Механика
Решение к задаче 6. Тормозной путь автомобиля
Учебник по Физике для 10 класса -> Механика
Сценарий Большого Взрыва
Учебник по Физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной
Нейтронные звезды
Учебник по Физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной
Пребывание на главной последовательности
Учебник по Физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной
Белые карлики
Учебник по Физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной
Главное в главе 8. Солнечная система
Учебник по Физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной
Вопросы и задания к параграфу § 37. Природа тел солнечной системы
Учебник по Физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной
Планеты из «редких» атомов
Учебник по Физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной

February 9th, 2015 , 02:53 pm

Ригель и туманность Голова Ведьмы, фото НАСА

Прекрасная голубая звезда Ригель - самая яркая звезда в созвездии Ориона. Она является седьмой по яркости звездой на звездном небе. Название от арабского «риджл ал-джавза» - означает «нога великана». Египтяне обожествляли Ригель и называли его царём звёзд. Они считали, что это воплощение Осириса, бога мёртвых, на небе.

Маори, коренной народ Новой Зеландии, праздновали в первый восход Плеяд и Ригеля Новый год.
Мощность Ригеля настолько велика, что объект любого размера на расстоянии, равном расстоянию от Земли до Солнца, мгновенно испарится и исчезнет в потоке сильнейшего звёздного ветра.

Диаметр звезды в 74 раза больше диаметра Солнца.
Ригель освещает огромное пространство вокруг себя. Благодаря ему видны пылевые облака в созвездии Ориона.

Ригель, словно мощный прожектор, подсвечивает туманность IC 2118, называемую также Голова Ведьмы. Она светится, потому что излучение звезды Ригель отражается мелкой пылью в туманности. Голубой цвет туманности Голова Ведьмы и пыли, окружающей Ригель, объясняется не только тем, что Ригель излучает в основном в синей области спектра, но также тем, что пылинки отражают голубой свет эффективнее, чем красный.

Марс и Орион. Яркая голубая звезда - Ригель, сверкает над скалой Меррик в долине Монументов, США

Благодаря тому же физическому процессу мы видим днем над Землей голубое небо, хотя в земной атмосфере свет рассеивают в основном молекулы азота и кислорода.
Ригель, туманность Голова Ведьмы, окружающие их пыль и газ удалены от Земли примерно на 800 световых лет.
Гигант не одинок. Подробно Ригель изучал русский астроном В.Я. Струве и в 1831 году выдвинул теорию о бинарности звезды.
В настоящее время выяснилось, что Ригель входит в систему, состоящую из трёх звёзд.
Две другие звезды светят в 500 раз меньше. В свете старшего брата их можно увидеть в телескоп средней мощности.
Созвездие Ориона и яркую синюю звезду Ригель лучше всего наблюдать в зимние месяцы. В тёплое время года Орион поднимается над горизонтом совсем невысоко.

Рвануло так рвануло! Громадная звезда вдруг стала сверхновой, и её разорвало на куски с таким шиком, что даже бывалые астрономы заявили, что никогда такого не видали. А ведь должна была вести себя тихо-тихо. Учёные подозревают, что такое разрушительное событие может в любой момент повториться у нас прямо под боком. Возможно, даже завтра. Или прямо сейчас.

«Это был действительно чудовищный взрыв с энергией в сотню раз больше, чем у обычной сверхновой», — рассказывает потрясённый Натан Смит (Nathan Smith), астроном из университета Калифорнии в Беркли (University of California at Berkeley). Ему довелось руководить группой исследователей, занимавшихся изучением небывалого астрономического события. Что же произошло?

«Все данные говорят о том, что рванула очень массивная звезда, которая весит в 150 раз больше Солнца. Мы никогда такого не видели», — отвечает Смит. И правда, по словам учёных, это была самая мощная и яркая из когда-либо зарегистрированных сверхновых.

Взрыв произошёл в сентябре прошлого года в галактике NGC 1260, находящейся в 240 миллионах световых лет. По предположению астрономов, такие масштабные случаи могли часто иметь место в ранней Вселенной. Назвали эту сверхновую SN 2006gy.

Слева - рентгеновский снимок галактики NGC 1260, где произошёл взрыв сверхновой. Чтобы понять масштабы происшествия, достаточно сравнить два этих пятна: то, которое слева внизу – это самая яркая часть галактики – её ядро, а справа вверху – сверхновая, взорвавшаяся в этой галактике. Небезынтересно отметить, что на снимке справа, полученном с помощью адаптивной оптики в обсерватории Лика (Lick Observatory) в инфракрасном диапазоне, сверхновая намного ярче ядра (фото NASA/CXC/UC Berkeley/N.Smith et al., Lick/UC Berkeley/J.Bloom & C.Hansen).

До наших дней дошло мало таких космических «слонов», чей вес подходит к теоретическому пределу массы звезды. Поэтому и обнаружение подобного светила и, тем более, наблюдение его смерти – крайне редкие события. Так что если некий астроном очень суеверен, то такие случаи он может смело считать хорошими приметами.

К тому же, как показало детальное изучение катаклизма, объект оказался не просто сверхновой, а какой-то сверхсверхновой.

Обычные сверхновые бабахают, когда в массивных звёздах выгорает их «топливо», и они начинают сжиматься под действием собственной гравитации. Но в случае SN 2006gy было нечто совсем другое.

Сравнительный график яркости (в условных единицах) SN 2006gy и типичных сверхновых типов Ia и II, а также сверхновой 1987 года (иллюстрация NASA/CXC/UC Berkeley/N.Smith et al.).

В конце своих жизней сверхмассивные звёзды становятся источником рентгеновского излучения. Причём, как утверждает астробригада Натана Смита, мощность его потока у SN 2006gy оказалась столь сильной, что часть этой энергии превратилась в частицы и античастицы – произошло нечто вроде процесса, обратного аннигиляции. В результате энергии, естественно, становится меньше, что выражается в снижении давления, «распирающего» звезду изнутри.

В итоге баланс между внутренним давлением и гравитационным сжатием нарушается в пользу последнего, и звезда начинает коллапсировать. А так как масса огромна, то и гравитация внушительна, поэтому следующая за всем этим катастрофа принимает фантастические масштабы.

Так в общих чертах выглядит структура SN 2006gy. При взрыве поверхностные слои холодного газа (показан тёмно-красным) были «разорваны» на два полушария. При этом сформировался ударный фронт (расцвечен жёлто-зелёными тонами), который отбросил их в противоположные стороны (иллюстрация NASA/CXC/M.Weiss).

При этом начинаются термоядерные реакции, происходящие с огромным выделением энергии, что и становится причиной взрыва, безжалостно раскидывающего в пространстве вещество звезды. Как видно, принципиальное отличие таких взрывов – в снижении давления из-за превращения излучения в набор частиц и античастиц.

Хорошо это или плохо, но из-за этой самой SN 2006gy Смиту и другим звездочётам, работавшим с ним, пришлось совершить очередную переделку в астрономии, о которой отчитаются они в ближайшем выпуске «Астрофизического журнала» (Astrophysical Journal). Ведь раньше полагали, будто у таких голубых гигантов одна судьба – стать чёрной дырой. Не позавидуешь, конечно.

Но оказалось, что у особо тяжёлых представителей есть альтернатива – стать сверхновой. Причём речь о сверхновой совершенно нового типа. Ибо раньше думали, что такое будущее уготовано звёздам, которые на порядок менее массивны.

Иллюстрация процесса, который, по мнению учёных, привёл к возникновению SN 2006gy (иллюстрация NASA/CXC/M.Weiss).

Но, может, не стоит относить SN 2006gy к новому типу? Может, это просто какой-нибудь вселенский мутант, уникальный в своём роде? Видимо, нет.

Особенность SN 2006gy в том, что звезда сначала сбросила часть вещества и только спустя некоторое время, подумав, взорвалась. Да и в космосе есть ещё кое-кто, уже сделавший нечто похожее. А притаился он прямо под боком, в нашей галактике, в жалких 7,5 тысячах световых лет от нас – это звезда Эта в созвездии Киля.

Натан Смит и его коллеги подготовили вот такую схему эволюции звёзд в зависимости от массы. Главное изменение, которое они в ней сделали – добавили на самый верх особо крупных голубых гигантов, которые превращаются в сверхновую, а не в чёрную дыру (иллюстрация NASA/CXC/M.Weiss).

Эта Киля – яркий голубой гигант, который имеет массу как раз в 100-150 солнечных. И как раз в 1841-1843 годах она неожиданно увеличила яркость, заодно сбросив часть вещества, из которого сформировалось туманность, которую впоследствии назвали Гомункулус. Хорошее имя.