СВЕРХНОВЫЕ ЗВЁЗДЫ

СВЕРХНОВЫЕ ЗВЁЗДЫ
звёзды, испытавшие катастрофич. взрыв, за к-рым последовало огромное увеличение
их блеска. В максимуме блеска светимость С. з. в миллиард раз превышает
светимость таких звёзд, как Солнце, превосходя иногда светимость всей галактики,
в
к-рой они находятся. Максимум блеска С. з. наступает примерно через две-три
недели после взрыва. После этого её блеск начинает постепенно падать, уменьшаясь
в течение последующих 100 сут в 25-50 раз. В среднем в галактике,
подобной нашей, вспыхивает одна-две С. з. в столетие. В нашей Галактике
последние вспышки С. з. наблюдали Т. Браге в 1572 и И.
Кеплер
в
1604. Не исключено, что за последние три века в Галактике произошло ещё
неск. вспышек С. з., к-рые, однако, не были замечены из-за сильного поглощения
их света межзвёздной пылью. Наблюдая одновременно большое число галактик,
астрономы открывают полтора-два десятка внегалактических С. з. ежегодно.
Название "С. з." дано этим объектам по аналогии с новыми звёздами,
но
подчёркивает значительно более мощный характер вспышек.

По характеру изменения блеска
со временем и спектру С. з. разделяют на 2 типа. С. з. I типа, как правило,
в 3-5 раз ярче сверхновых II типа и характеризуются более медленным уменьшением
блеска после максимума. Для спектров С. з. II типа наиболее характерны
интенсивные линии излучения, тогда как для С. з. I типа - очень широкие
линии поглощения. Другим отличием является присутствие в спектре С. з.
II типа сильных линий водорода, почти полностью отсутствующих в спектрах
С. з. I типа.

Большое значение для изучения
С. з. имело обнаружение в Галактике продуктов их взрыва: расширяющихся
с большими скоростями газовых оболочек (т. н. остатков сверхновых) и звездообразных
объектов - пульсаров. Последние являются быстровращающимися нейтронными
звёздами, для к-рых характерно радиоизлучение, пульсирующее с периодом,
равным периоду вращения звезды. Остатки С. з. являются источниками т. н.
синхронного радиоизлучения, к-рое возникает при торможении электронов большой
энергии в магнитных полях оболочек. Нек-рые из остатков С. з. являются
также источниками теплового рентгеновского излучения с темп-рой 10⁶-10⁷
К. Наиболее поразительным из всех остатков С. з. нашей Галактики можно
считать Крабовидную туманность, к-рая находится на том месте, где
в 1054 вспыхнула яркая С. з., отмеченная в китайских и японских хрониках.
Помимо причудливой волокнистой туманности, расширяющейся со скоростью ок.
1500 км/сек, в этом остатке наблюдается пульсар с периодом излучения
0,033 сек в радио-, оптическом, рентгеновском и гамма-диапазонах.
По ряду признаков С. з. 1054 нельзя отнести ни к I, ни ко II типу.

Анализ имеющихся наблюдательных
данных о С. з. и о их остатках позволяет нарисовать в общих чертах следующую
картину эволюции С. з. (характерные параметры приведены в табл.). При взрыве
С. з. значительная доля массы звезды (а в некоторых случаях, возможно,
и вся её масса) превращается в оболочку, расширяющуюся со скоростями до
20 000 км/сек. Увеличение блеска связано в значительной мере с увеличением
радиуса излучающей поверхности. В максимуме блеска С. з. имеют колоссальный
радиус, в 20-40 тыс. раз превышающий солнечный. По мере расширения оболочки
её плотность уменьшается. При последующем расширении в межзвёздной среде
оболочка С. з. начинает взаимодействовать с межзвёздным газом, что приводит
к образованию ударной волны. Следствием этого является нагрев и торможение
оболочки. Через десятки тысяч лет остаток С. з. охватывает объём пространства
радиусом более 10
пс,
заполненный горячей плазмой с темп-рой ок.
10⁶ К. На границе этого объёма находится слой более холодного
и плотного межзвёздного газа, увлечённого при расширении оболочки. Масса
этого газа достигает неск. сот солнечных масс (типичный пример такого остатка
С. з.- волокнистая туманность в созвездии Лебедя). По прошествии сотен
тыс. лет скорость расширения оболочки падает до величины порядка 10 км/сек
я её уже невозможно выделить на фоне хаотически движущихся облаков
межзвёздного газа.

Характеристики сверхновых
звёзд

Теория пока ещё (70-е гг.
20 в.) не в состоянии дать определённый ответ на вопрос о механизме вспышек
С. з. Однако, по-видимому, можно считать, что взрыв С. з.- результат неустойчивости,
возникающей на поздних стадиях эволюции звёзд. Наиболее вероятными представляются
следующие два механизма вспышек: термоядерный взрыв вырожденного ядра,
состоящего из углерода; гравитационный коллапс, т. е. катастрофическое
падение вещества звезды к центру, когда термоядерная энергия последней
оказывается полностью исчерпанной. В последнем случае предполагается, что
бурное выделение гравитационной энергии приводит при нек-рых условиях к
разлёту наружных слоев звезды.

Одним из самых интересных
аспектов физики С. з. является их роль в термоядерном синтезе хим. элементов
и преобразовании хим. состава Галактики. К моменту взрыва С. з. значительная
доля её массы в форме водорода и гелия оказывается преобразованной посредством
термоядерных реакций в элементы с большими атомными весами. При взрыве
возникают условия для синтеза ещё более тяжёлых элементов, в т. ч. элементов
группы железа. В результате этого вещество, выбрасываемое С. з. в межзвёздную
среду, обогащено тяжёлыми элементами. На протяжении ранней истории Галактики
взорвалось достаточно много С. з., чтобы существенно изменить её первоначальный
хим. состав. Наблюдения показывают, что самые "старые" звёзды Галактики
содержат в 100-1000 раз меньше тяжёлых элементов, чем Солнце и другие звёзды,
образовавшиеся позднее.

Со С. з. в значительной мере
связывают также и происхождение космических лучей в Галактике. Предполагается,
что ускорение космических лучей происходит в электромагнитных полях пульсаров
и частично в ударных волнах расширяющихся оболочек С. з.

Лит.: Шкловский И.
С., Сверхновые звёзды, М., 1966; Псковский Ю. П., Новые и сверхновые звёзды,
М., 1974; М у с-тель Э. Р., Вспышки сверхновых и термоядерные процессы,
"Природа", 1974, № 12. Э. Р. Мустель, Н. Н. Чугай.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я