Оле­ксандр Шевчук. Олі­вець, Жуй­ка, Спа­ге­ті та ін­ші за­ли­шки на­дно­вих

Kolosok - - ЗМІСТ - ОЛЕ­КСАНДР ШЕВЧУК

Усе в при­ро­ді ра­но чи пі­зно від­ми­рає, щоб да­ти но­ве жи­т­тя. Не є ви­клю­че­н­ням і зо­рі. Що­прав­да, жи­вуть во­ни за на­ши­ми мір­ка­ми ду­же дов­го – міль­йо­ни та мі­льяр­ди ро­ків. Де­я­кі з них (чер­во­ні кар­ли­ки1) по­ми­ра­ють ти­хо, за­ли­ша­ю­чи по со­бі бі­лих кар­ли­ків2, ядра яких скла­да­ю­ться з ге­лію. Ін­ші роз­ду­ва­ю­ться до чер­во­них гі­ган­тів, а по­тім, ски­нув­ши оболонку (пла­не­тар­ну ту­ман­ність3), пе­ре­тво­рю­ю­ться на бі­лих кар­ли­ків з ву­гле­це­во-ки­сне­вим ядром. Є й та­кі, жи­т­тя яких за­вер­шу­є­ться гран­діо­зним ви­бу­хом – спа­ла­хом на­дно­вої. Про них і йти­ме­ться да­лі.

От­же, на­дно­ві зо­рі за­вер­шу­ють свою ево­лю­цію в ка­та­стро­фі­чно­му ви­бу­хо­во­му про­це­сі. На­дно­ви­ми їх на­зва­ли то­му, що по­ту­жність їхніх спа­ла­хів у де­ся­тки ти­сяч ра­зів біль­ша, ніж по­ту­жність спа­ла­хів так зва­них но­вих зір, і не по­сту­па­є­ться по­ту­жно­сті ви­про­мі­ню­ва­н­ня ці­лої га­ла­кти­ки (мал. 1)! На­справ­ді ані на­дно­ві, ані но­ві зо­рі не є но­во­утво­ре­ни­ми зо­ря­ми. Спа­ла­ху­ють уже існу­ю­чі зо­рі. За­зви­чай на­дно­ві та но­ві зна­хо­дя­ться на ве­ли­ких від­ста­нях від Зем­лі, то­му до спа­ла­ху ви­про­мі­ню­ва­н­ня та­ких зір є не­до­ста­тнім, щоб йо­го по­мі­ти­ти на­віть у по­ту­жний те­ле­скоп. А під час спа­ла­ху зо­рю мо­жна по­ба­чи­ти на­віть не­озбро­є­ним оком, що і ство­рює ефект по­яви но­вої зо­рі.

На­дно­вi ти­пу Iа

„Ви­ну­ва­тця­ми” на­дно­вих пер­шо­го ти­пу (астро­но­ми по­зна­ча­ють їх SN Ia) є бі­лі кар­ли­ки, ма­са яких близь­ка до ме­жі стій­ко­сті (ме­жі Чан­дра­се­ка­ра4). Ця ме­жа при­бли­зно до­рів­нює 1,5 ма­си Сон­ця (три но­ніль­йо­ни тон, тоб­то, 3×1027 тонн!). Якщо бі­лий кар­лик вхо­дить до скла­ду по­двій­ної зо­ря­ної си­сте­ми, а йо­го ком­пань­йон – по­ту­жна зо­ря, то мо­жли­ва ситуація, ко­ли ре­чо­ви­на від ком­пань­йо­на пе­ре­ті­кає до бі­ло­го кар­ли­ка. Та­ке яви­ще на­зи­ва­ють акре­ці­єю ре­чо­ви­ни (мал. 2). Най­ча­сті­ше це від­бу­ва­є­ться то­ді, ко­ли ком­пань­йон бі­ло­го кар­ли­ка ство­рює сво­їм по­ту­жним ви­про­мі­ню­ва­н­ням на­д­ін­тен­сив­ний зо­ря­ний ві­тер – по­то­ки роз­пе­че­но­го га­зу, який, здо­лав­ши при­тя­га­н­ня зо­рі, ви­рвав­ся у ко­смі­чний про­стір.

Що біль­ша ма­са бі­ло­го кар­ли­ка, то біль­ша йо­го гу­сти­на і тем­пе­ра­ту­ра. За тем­пе­ра­ту­ри при­бли­зно три міль­йо­ни гра­ду­сів ви­ни­ка­ють умо­ви для тер­мо­ядер­но­го під­па­лю­ва­н­ня ву­гле­це­во-ки­сне­вої су­мі­ші, яка па­дає на по­верх­ню бі­ло­го кар­ли­ка. Рів­но­ва­га по­ру­шу­є­ться, від цен­тру до зов­ні­шніх ша­рів по­ши­рю­є­ться фронт го­рі­н­ня, за­ли­ша­ю­чи за со­бою про­ду­кти зго­ра­н­ня – ядра гру­пи за­лі­за. По­чи­на­ю­ться ін­тен­сив­ні ве­ли­ко­мас­шта­бні про­це­си, що при­зво­дять до ще біль­шо­го по­си­ле­н­ня тер­мо­ядер­них ре­а­кцій і ви­ді­ле­н­ня не­об­хі­дної для ски­да­н­ня обо­лон­ки енер­гії. Бі­лий кар­лик спа­ла­хує як на­дно­ва ти­пу Іа.

Енер­гія, яка ви­ді­ля­є­ться під час ви­бу­ху бі­ло­го кар­ли­ка за де­кіль­ка діб, до­рів­нює енер­гії, яку Сон­це ви­про­ме­нить за весь час сво­го існу­ва­н­ня – 10 мі­льяр­дів ро­ків! Ду­же ва­жли­во, що енер­гія, яку ви­ді­ляє на­дно­ва ти­пу Іа, є май­же ста­лою ве­ли­чи­ною, зна­че­н­ня якої мо­жна зна­йти з те­о­рії ви­бу­ху бі­ло­го кар­ли­ка. Це до­зво­ляє зна­хо­ди­ти від­ста­ні до ду­же від­да­ле­них га­ла­ктик, в яких спа­ла­ху­ють та­кі на­дно­ві.

На­дно­ві ти­пу Iа спа­ла­ху­ють і в спі­раль­них, і в елі­пти­чних га­ла­кти­ках, де, як вва­жа­ють, ін­тен­сив­не утво­ре­н­ня зір не від­бу­ва­є­ться вже мі­льяр­ди ро­ків.

На­дно­вi II ти­пу

У про­це­сі тер­мо­ядер­но­го син­те­зу в на­драх зір ядер­не па­ли­во зго­ряє, ядро зо­рі сти­ска­є­ться, а йо­го тем­пе­ра­ту­ра зро­стає. Ко­ли про­це­си тер­мо­ядер­но­го син­те­зу вна­слі­док бра­ку па­ли­ва до­бі­га­ють кін­ця, а ма­са зо­рі до­ста­тньо ве­ли­ка, сти­ска­н­ня ка­та­стро­фі­чно на­ро­стає, і ні­які си­ли вже не мо­жуть про­ти­ді­я­ти гра­ві­та­ції. Цей про­цес та­кий швид­кий, що нав­ко­ло ядра зо­рі утво­рю­є­ться зо­на роз­рі­дже­н­ня. У цю зо­ну з ве­ли­кою швид­кі­стю по­чи­нає ру­ха­тись обо­лон­ка зо­рі. Вре­шті обо­лон­ка вда­ря­є­ться об ядро, ре­чо­ви­на пру­жно від­ска­кує від ядра з утво­ре­н­ням удар­ної хви­лі, яка роз­по­всю­джу­є­ться на­зов­ні та іні­ці­ює тер­мо­ядер­ні ре­а­кції у верх­ніх ша­рах зо­рі. Енер­гії, яка при цьо­му ви­ді­ля­є­ться, до­ста­тньо для ски­да­н­ня обо­лон­ки з ве­ли­кою швид­кі­стю в ко­смі­чний про­стір. Ядро зо­рі, що має тем­пе­ра­ту­ру при­бли­зно 10 мі­льяр­дів гра­ду­сів і над­по­ту­жно ви­про­мі­нює, пра­кти­чно ого­лю­є­ться. Це яви­ще ми і ба­чи­мо як на­дно­ву ти­пу ІІ. Утво­ре­н­ням на­дно­вої II ти­пу за­вер­шу­є­ться ево­лю­ція всіх зір, по­ча­тко­ва ма­са яких пе­ре­ви­щує 8–10 мас Сон­ця. Пі­сля ви­бу­ху на мі­сці зо­рі за­ли­ша­є­ться ней­трон­на зо­ря5 або чор­на ді­ра.

Огля­да­ю­чи не­бо за до­по­мо­гою ав­то­ма­ти­чних ка­мер, з'єд­на­них з те­ле­ско­па­ми, астро­но­ми від­кри­ва­ють по­над 300 спа­ла­хів на­дно­вих обох ти­пів що­ро­ку. На­дно­ві ти­пу II ви­яв­ле­ні ли­ше в спі­раль­них га­ла­кти­ках, де на­да­лі утво­рю­ю­ться зо­рі.

Ево­лю­цiя за­ли­шкiв на­дно­вих

Мо­ло­ді за­ли­шки на­дно­вих збе­рі­га­ють та­кі осо­бли­во­сті на­дно­вої, як хі­мі­чний склад та гео­ме­трія обо­лон­ки. Па­ра­ме­три ста­рих за­ли­шків зде­біль­шо­го за­ле­жать від між­зо­ря­но­го га­зу, який„на­гре­бла” обо­лон­ка під час роз­ши­ре­н­ня. Мо­ло­ді за­ли­шки на­дно­вих по­ді­ля­ють на два ти­пи: обо­лон­ко­ві та пле­ріо­ни. В обо­лон­ко­вих за­ли­шках яскра­вість зо­бра­же­н­ня в ра­діо­ді­а­па­зо­ні зро­стає від цен­тру до пе­ри­фе­рії. У пле­ріо­нах яскра­вість зо­бра­же­н­ня зро­стає до цен­тру і обо­лон­ко­вої стру­кту­ри не­має. Фі­зи­чною осно­вою від­мін­но­стей між дво­ма ти­па­ми є на­яв­ність чи від­су­тність пуль­са­ра. За на­яв­но­сті пуль­са­ра, який є по­ту­жним дже­ре­лом еле­мен­тар­них ча­сти­нок, за­ли­шок на­дно­вої стає пле­ріо­ном. У про­це­сі ста­рі­н­ня пуль­са­ра за­ли­шок на­дно­вої пе­ре­тво­рю­є­ться на обо­лон­ко­вий тип.

За­ли­шки на­дно­вих iз вла­сни­ми iме­на­ми

Ту­ман­ність „Жуй­ка” (Га­ма6) – за­ли­шок на­дно­вої, основ­на ча­сти­на якої роз­та­шо­ва­на в су­зір'ях Кор­ма і Ві­три­ла. Від­стань до ту­ман­но­сті оці­ню­є­ться в 1500 сві­тло­вих ро­ків. Ту­ман­ність Га­ма є одні­єю з най­біль­ших ту­ман­но­стей зо­ря­но­го не­ба: зов­ні­шні її ча­сти­ни за­хо­плю­ють та­кож су­зір'я Кіль, Ком­пас, На­сос, Ве­ли­кий Пес, Го­луб. Роз­ра­хун­ки по­ка­зу­ють, що на­дно­ва, яка по­ро­ди­ла ту­ман­ність, ви­бу­хну­ла 2,6 млн ро­ків то­му.

Ту­ман­ність „Спа­ге­ті”. На чі­тко­му зо­бра­жен­ні за­ли­шку на­дно­вої мо­жна лег­ко за­плу­та­ти­ся, на­ма­га­ю­чись про­сте­жи­ти скла­дний ві­зе­ру­нок із во­ло­кон, які на­га­ду­ють ві­до­мий іта­лій­ський ма­ка­рон­ний ви­ріб у від­ва­ре­но­му ста­ні. За­ли­шок мо­жна по­ба­чи­ти в су­зір'ї Те­лець. На не­бі він за­ймає область роз­мі­ром май­же три гра­ду­си, що ста­но­вить шість ді­а­ме­трів пов­но­го Мі­ся­ця. Це від­по­від­ає роз­мі­ру за­ли­шку в 150 сві­тло­вих ро­ків. Від­стань до ту­ман­но­сті ста­но­вить три ти­ся­чі сві­тло­вих ро­ків. Вік цьо­го за­ли­шку оці­ню­ють у 40 ти­сяч ро­ків.

Ту­ман­ність „Ме­ду­за”. Та­ку на­зву цей за­ли­шок на­дно­вої отри­мав че­рез схо­жість із ві­до­мим ме­шкан­цем мо­ря. Ту­ман­ність роз­та­шо­ва­на в су­зір'ї Бли­зню­ки на від­ста­ні 5 000 сві­тло­вих ро­ків від Зем­лі. За­раз у цен­трі за­ли­шку на­дно­вої зна­хо­ди­ться ней­трон­на зо­ря. Спа­лах на­дно­вої II ти­пу, який спри­чи­нив утво­ре­н­ня ці­єї ту­ман­но­сті, став­ся 30 000 ро­ків то­му.

Ту­ман­ність „Олі­вець” є не­ве­ли­ким шма­то­чком за­ли­шку на­дно­вої у су­зір'ї Ві­три­ла. Та­ку на­зву ця ту­ман­ність отри­ма­ла че­рез свою схо­жість із олів­цем. Ту­ман­ність „Олі­вець” має дов­жи­ну при­бли­зно 5 сві­тло­вих ро­ків, ді­а­метр за­ли­шка на­дно­вої 100 сві­тло­вих ро­ків і зна­хо­ди­ться від нас на від­ста­ні 800 сві­тло­вих ро­ків. Ви­бух на­дно­вої, який по­ро­див ту­ман­ність, став­ся 11 ти­сяч ро­ків то­му.

На­дно­ва Ке­пле­ра. За­ли­шок на­дно­вої, що спа­ла­хну­ла во­се­ни 1604 ро­ку в су­зір'ї Змі­є­но­сець, при­бли­зно у 20 000 сві­тло­вих ро­ків від Зем­лі. Впер­ше цю на­дно­ву по­мі­ти­ли 9 жов­тня 1604 ро­ку єв­ро­пей­ські спо­сте­рі­га­чі. Во­на бу­ла ви­ди­ма на не­бі впро­довж ро­ку. Ве­ли­кий вне­сок у її спо­сте­ре­же­н­ня вніс ви­да­тний ні­ме­цький астро­ном Йо­ганн Ке­плер (1571–1630), то­му її ча­сто на­зи­ва­ють на­дно­вою Ке­пле­ра. За­ли­шок на­дно­вої був ви­яв­ле­ний в опти­чно­му ді­а­па­зо­ні в 1930-х ро­ках ні­ме­цьким астро­но­мом Валь­те­ром Ба­а­де (1893– 1960) за до­по­мо­гою 2,5-ме­тро­во­го те­ле­ско­па об­сер­ва­то­рії Ма­унт-Віль­сон.

Кра­бо­ви­дна ту­ман­ність – ту­ман­ність в су­зір'ї Те­лець, що є за­ли­шком на­дно­вої SN 1054 (і пле­ріо­ном), ви­бух якої спо­сте­рі­гав­ся, згі­дно із за­пи­са­ми араб­ських і ки­тай­ських астро­но­мів, 4 ли­пня 1054 ро­ку. Спа­лах бу­ло ви­дно про­тя­гом 23 днів не­озбро­є­ним оком на­віть у ден­ний час! Роз­та­шо­ва­на ту­ман­ність на від­ста­ні при­бли­зно 6 500 сві­тло­вих ро­ків від Зем­лі і має ді­а­метр в 11 сві­тло­вих ро­ків. Роз­ши­рю­є­ться зі швид­кі­стю при­бли­зно 1500 кі­ло­ме­трів на се­кун­ду.

Ту­ман­ність „Ву­аль” (Сі­тка Ри­ба­ка) – хма­ра на­грі­то­го га­зу і пи­лу в су­зір'ї Лебідь. Де­сять ти­сяч ро­ків то­му від­був­ся ви­бух на­дно­вої зо­рі, який по­ро­див цю кра­су. За­ли­шок на­дно­вої зна­хо­ди­ться на від­ста­ні 1400 сві­тло­вих ро­ків від нас. Ту­ман­ність Мі­тла Ві­дьми є ча­сти­ною ту­ман­но­сті Ву­аль (із за­хо­ду). Май­же у цен­трі ці­єї ту­ман­но­сті ви­дно зо­рю 52 Ле­бе­дя, про­те во­на ні­як не пов'яза­на з ту­ман­ні­стю Ву­аль, а ли­ше про­е­кту­є­ться на неї.

На­дно­ва Ти­хо Бра­ге – за­ли­шок на­дно­вої ти­пу Ia, що спа­ла­хну­ла во­се­ни 1572 ро­ку в су­зір'ї Кас­сі­о­пеї на від­ста­ні при­бли­зно 7 500 сві­тло­вих ро­ків від Зем­лі. Спо­ча­тку по­яву на­дно­вої по­мі­ти­ли в Ко­реї, а два дні по­то­му – в Ки­таї. У Єв­ро­пі пер­шим ви­бух зо­рі ви­явив абат з Мес­сі­ни Мав­ро­лік (1494–1575). Зна­чний вне­сок у ви­вче­н­ня на­дно­вої зро­бив ви­да­тний дат­ський астро­ном Ти­хо Бра­ге (1546–1601), то­му на­дно­ву на­зи­ва­ють йо­го ім'ям. У 1960 ро­ці за­ли­шок на­дно­вої за­фі­ксу­ва­ли в опти­чно­му ді­а­па­зо­ні

Мал. 1. Га­ла­кти­ка Ка­шла­та Бро­ва, в якій від­був­ся спа­лах На­дно­вої

Мал. 2. Акре­ція ре­чо­ви­ни

Newspapers in Ukrainian

Newspapers from Ukraine

© PressReader. All rights reserved.