Зірки живуть не вічно. Вони теж народжуються і вмирають. Деякі з них, подібно до Сонця, існують по кілька мільярдів років, спокійно дотягують до старості, а потім повільно згасають. Інші проживають куди більш коротку і бурхливе життя і до того ж приречені на катастрофічну загибель. Їх існування переривається гігантським вибухом, і тоді зірка перетворюється на наднову. Світло наднової осяває космос: її вибух видно на відстані багатьох мільярдів світлових років. Раптом на небі з'являється зірка там, де раніше, здавалося б, нічого і не було. Звідси і назва. У давнину вважали, що в таких випадках дійсно запалюється нова зірка. Сьогодні ми знаємо, що насправді зірка не народжується, а вмирає, але назва залишилася тією самою, наднова.
Сьогодення та минуле
Наднова 1987A, назва якої говорить про те, що це була, перша наднова, що спостерігалася в 1987 році, стала і першою видимою неозброєним оком з початку ери телескопів. Справа втому, що останній вибух наднової в нашій Галактиці спостерігали в далекому 1604-му, коли телескоп, ще не було винайдено.
Але ще важливіше, що зірка * 1987A дала сучасним агрономам першу можливість спостерігати наднову на відносно невеликій відстані.
А що там було раніше?
Дослідження наднової 1987A показало, що вона відноситься до типу II. Тобто зірка-прародителька або зірка-попередник, яку вдалося виявити на більш ранніх знімках цього, ділянки неба, виявилася блакитним надгігантом, чия маса майже в 20 разів перевищувала масу Сонця. Таким чином, це була дуже гаряча зірка, яка швидко вичерпала своє ядерне паливо.
Єдине, залишилося після гігантського вибуху, - це швидко розширюється газова хмара, усередині якого ще нікому не вдалося розгледіти нейтронну зірку, чийого виникнення теоретично слід було очікувати. Одні астрономи стверджують, що ця зірка все ще оповита випущеними газами, тоді як інші висунули гіпотезу, згідно з якою замість зірки там формується чорна діра.
Зірки народжуються в результаті гравітаційного стиснення хмари міжзоряного речовини, яке, нагріваючись, доводить своє центральне ядро до температур, достатніх для початку термоядерних реакцій. Подальший розвиток вже загорілася зірки залежить від двох чинників: початкової маси і хімічного складу, причому перша, зокрема, визначає швидкість згоряння. Зірки, що володіють більшою масою, гаряче і світліше, але саме тому вони згорають раніше. Таким чином, життя масивної зірки коротше в порівнянні із зіркою невеликої маси.
Про зірці, яка спалює водень, прийнято говорити, що вона знаходиться в «основній фазі». Більша частина життя будь-якої зірки збігається саме з цією фазою. Наприклад, Сонце знаходиться в основній фазі вже 5 млрд років і залишиться в ній ще надовго, а коли цей період закінчиться, наше світило перейде в коротку фазу нестабільності, слідом за якою воно знову стабілізується, на цей раз у формі червоного гіганта. Червоний гігант незрівнянно більший і яскравіше зірок в основній фазі, але і набагато холодніше. Антарес в сузір'ї Скорпіон або Бетельгейзе в сузір'ї Оріон - яскраві приклади червоних гігантів. Їх колір можна відразу ж розпізнати навіть неозброєним оком.
Коли Сонце перетвориться на червоного гіганта, його зовнішні шари «поглинуть» планети Меркурій і Венеру і дійдуть до орбіти Землі. У фазі червоного гіганта зірки втрачають значну частину зовнішніх шарів своєї атмосфери, і ці шари утворюють планетарну туманність, подібну М57, туманності Кільце в сузір'ї Ліра, або М27, туманності Гантель в сузір'ї Лисичка. І та, і інша прекрасно підходять для спостереження в ваш телескоп.
З цього моменту подальша доля зірки невідворотно залежить від її маси. Якщо вона менше 1,4 маси Сонця, то після закінчення ядерного горіння така зірка звільниться від своїх зовнішніх шарів і стиснеться до білого карлика-фінальної стадії еволюції зірки з невеликою масою. Пройдуть мільярди років, поки білий карлик охолоне і стане невидимий. Навпаки, зірка з великою масою (як мінімум в 8 разів масивніше Сонця), як тільки закінчується водень, виживає за рахунок спалювання газів важче водню, таких як гелій і вуглець. Пройшовши ряд фаз стиснення і розширення, така зірка через кілька мільйонів років переживає катастрофічний вибух наднової, викидаючи в космос гігантську кількість власного речовини, і перетворюється в залишок наднової. Приблизно протягом тижня наднова перевершує по яскравості всі зірки своєї галактики, а потім швидко темніє. У центрі залишається нейтронна зірка, об'єкт невеликого розміру, що володіє при цьому гігантської щільністю. Якщо ж маса зірки ще більше, в результаті вибуху наднової з'являються не зірки, а чорні діри.
Вивчаючи світло, що йде від наднових, астрономи з'ясували, що не всі вони однакові і їх можна класифікувати залежно від хімічних елементів, представлених в їх спектрах. Особливу роль тут відіграє водень: якщо в спектрі наднової присутні лінії, що підтверджують наявність водню то її відносять до типу II; якщо ж таких ліній немає, вона зараховується до типу I. Наднові типу I поділяють на підкласи la, lb і LС урахуванням інших, елементів спектра.
Різна природа вибухів
Класифікація типів і підтипів відображає різноманітність механізмів, що лежали в основі вибуху, і різні типи зірок-попередниць. Вибухи наднових типу таких як SN 1987A, виходять на останній еволюційної стадії зірки, що володіє великою масою (Більш ніж у 8 разів перевищує масу Сонця).
Наднові типу lb і lc виникають в результаті колапсу центральних частин масивних зірок, які втратили значну частину їх водневої оболонки через сильний зоряного, вітру або через передачу речовини іншої зірки в подвійній системі.
Все наднові типу lb, lc і II, походять від зірок Населення I, тобто від молодих зірок, зосереджених в дисках спіральних галактик. Наднові типу la, в свою чергу, відбувається зі старих зірок Населення II, і їх можна спостерігати як в еліптичних галактиках, так і в ядрах спіральних галактик. Цей тип наднових родом з білого карлика, що входить до складу подвійної системи і відтягує речовина у своєї сусідки. Коли маса білого карлика досягає межі стійкості (його називають межею Чандрасекара), починається швидкий процес злиття ядер вуглецю, і відбувається вибух, в результаті якого зірка викидає назовні більшу частину своєї маси.
Різні класи наднових відрізняються один від одного не тільки спектром, а й максимальної світність, що досягається ними у вибуху, і тим, як саме ця світність знижується з плином часу. Наднові типу I, як правило, набагато яскравіше наднових типу II, але при цьому вони набагато швидше тьмяніють. У наднових типу I пікова яскравість зберігається від декількох годин до декількох днів, тоді як наднові типу II можуть проіснувати до декількох місяців. Була висловлена гіпотеза, згідно з якою зірки з дуже великою масою (в кілька десятків разів перевищує масу Сонця) вибухають ще більш бурхливо, як «гіпернової», а їх ядро перетворюється в чорну діру.
Наднових В ІСТОРІЇ
Астрономи вважають, що в нашій Галактиці в середньому вибухає по одній наднової кожні 100 років. Однак кількість наднових, історично задокументованих в останні два тисячоліття, не досягає і 10. Одна з причин цього може бути пов'язана з тим, що наднові, особливо типу II, вибухають в спіральних гілках, де міжзоряний пил набагато щільніше і, відповідно, здатна затьмарити сяйво наднової.
Перша з побачених
Хоча вчені розглядають і інші кандидатури, на сьогоднішній день прийнято вважати, що перше в історії спостереження за вибухом наднової відноситься до 185 року н.е. Воно було задокументовано китайськими астрономами. У Китаї ж відзначалися і вибухи галактичних наднових в 386 і в 393 роках. Потім пройшло більше 600 років, і ось, нарешті, на небі з'явилася ще одна наднова: в 1006 році в сузір'ї Вовк засяяла нова зірка, на цей раз зафіксована в тому числі арабськими та європейськими астрономами. Це яскраве світило (чия видима величина на піку яскравості досягала -7,5) залишалося видимим на небі довше року.
.
Крабоподібна туманність
Виключно яскравою була і наднова 1054 роки (максимальна величина -6), але і її знову помітили тільки китайські астрономи, та ще, може бути, американські індіанці. Напевно це найвідоміша наднова, оскільки її залишок - Крабоподібна туманність в сузір'ї Телець, яку Шарль Мессьє вніс в свій каталог під номером 1.
Китайським астрономам ми зобов'язані і відомостями про появу 1181 році наднової в сузір'ї Кассіопея. Там же вибухнула і ще одна наднова, на цей раз в 1572 році. Цю наднову помітили і європейські астрономи, в тому числі Тихо Браге, який описав і її поява, і подальша зміна її яскравості в своїй книзі «Про нову зірку», чия назва і дало початок терміну, яким прийнято позначати такі зірки.
Через 32 роки, в 1604-м, на небі з'явилася ще одна наднова. Тихо Браге передав цю інформацію своєму учневі Йогану Кеплеру, який став відстежувати «нову зірку» і присвятив їй книгу «Про нову зірку в нозі Змієносця». Ця зірка, яка спостерігається і Галілео Галілеєм, на сьогоднішній день залишається останньою з видимих неозброєним оком наднових, що вибухнули в нашій Галактиці.
Однак немає ніяких сумнівів в тому, що ще одна наднова вибухнула в Чумацькому Шляху, знову в сузір'ї Кассіопея (це сузір'я-рекордсмен налічує три галактичні наднові). Хоча візуальні свідоцтва цієї події відсутні, астрономи знайшли залишок зірки і підрахували, що він повинен відповідати вибуху, що стався в 1667 році.
За межами Чумацького Шляху, крім наднової 1987A, астрономи спостерігали і другу наднову, 1885, яка вибухнула в галактиці Андромеда.
Щоб полювати за надновими, потрібні терпіння і правильний метод.
Перше потрібно, так як ніхто не гарантує, що вам вдасться відкрити наднову в перший же вечір. Без другого не обійтися, якщо ви не хочете втрачати час і справді прагнете підвищити свої шанси на відкриття наднової. Основна проблема полягає в тому, що фізично неможливо передбачити, коли і де відбудеться вибух наднової в одній з далеких галактик. Тому мисливець за надновими повинен щоночі сканувати небо, перевіряючи десятки галактик, ретельно відібраних з цією метою.
Одна з найбільш поширених технік полягає в наведенні телескопа на ту чи іншу галактику і зіставленні її вигляду з більш раннім зображенням (малюнком, фотографією, цифровим зображенням), в ідеальному варіанті приблизно з тим же збільшенням, що і у телескопа, за допомогою якого ведуться спостереження . Якщо там з'явилася наднова, це відразу кинеться вам в очі. Сьогодні багато астрономів-любителів розпорядженні устаткування, гідним професійної обсерваторії, таким як телескопи з комп'ютерним управлінням і ПЗС-камерами, що дозволяють робити фотографії зоряного неба відразу в цифровому форматі. Але навіть в наші дні безліч спостерігачів полюють за надновими, просто наводячи телескоп на ту чи іншу галактику і дивлячись в окуляр в надії побачити, чи не з'явиться десь ще одна зірка.
Для полювання за надновими не потрібно занадто складного обладнання Звичайно, потрібно враховувати потужність вашого телескопа. Справа в тому, що у кожного інструменту є гранична зоряна величина, яка залежить від різних чинників, і найважливіший з них діаметр об'єктива (проте важлива і яскравість неба, що залежить від світлового забруднення: чим воно менше, тим вище гранична величина). За допомогою вашого телескопа ви можете розглядати сотні галактик в пошуках наднових. Однак, перш ніж приступити до спостереження, дуже важливо мати під рукою небесні карти для визначення галактик, а також малюнки і фотографії галактик, які ви плануєте спостерігати (в інтернеті є десятки ресурсів для мисливців за надновими), і, нарешті, журнал спостережень, куди ви будете заносити дані по кожному з сеансів спостережень.
Чим більше мисливців за надновими, тим більше шансів помітити їх поява безпосередньо в момент вибуху, що дає можливість повністю відстежити їх криву блиску. З цієї точки зору астрономи-любителі надають цінну допомогу професіоналам.
Мисливці за надновими повинні бути готові терпіти нічний холод і вологість. Крім того, їм доведеться боротися з сонливістю (термос із гарячою кавою завжди входить в базове спорядження любителів нічних астрономічекіх спостережень). Але рано чи пізно їх терпіння буде винагороджено!