Как умирает звезда
Когда массивная звезда близится к концу своей жизни, она проходит несколько бурных фаз. Глубоко в ее ядре происходит переход от синтеза водорода к синтезу тяжелых элементов, начиная с гелия и переходя к углероду, кислороду, магнию и кремнию.
Не пропустите Потрясающие фото поверхности Солнца сделаны самым мощным солнечным телескопом в мире
В конце цепочки звезда наконец образует железо в своем ядре. Поскольку железо высасывает энергию, а не высвобождает ее, это означает конец для звезды, и менее чем за десяток минут она фактически выворачивается наизнанку в фантастическом взрыве, который называется сверхновой.
Но за всей суетой, которая происходит в сердце звезды, извне трудно сказать, что именно происходит. Конечно, на исходе своей жизни эти гигантские звезды раздуваются до экстремальных размеров. Они также становятся необычайно яркими – до десятков тысяч раз ярче Солнца. Но так как поверхность звезд настолько растянута, их внешняя температура фактически падает, из-за чего они выглядят как красные гиганты.
Самым известным примером такой сверхновой звезды является Бетельгейзе. Если бы она находилась в пределах нашей Солнечной системы, эта звезда, которая лишь в 11 раз массивнее Солнца, растянулась бы до орбиты Юпитера. Она может стать сверхновой со дня на день, но "со дня на день" для астрономии означает через миллион лет. Хотя мы знаем, что такие звезды наконец взрываются сверхновыми, нет способа получить более точную оценку, чем эта. Или, по крайней мере, так было раньше.
Свидетельство начала смерти звезды
Теперь команда астрономов разработала способ обнаружения сверхновых, которые, вероятно, разразятся в течение нескольких лет. Они специально изучали несколько десятков уникального типа сверхновых, известных как сверхновые типа II-P. В отличие от других эти взрывы остаются яркими в течение длительного времени после начальной вспышки.
В нескольких примерах астрономы просмотрели старые каталоги и нашли изображение звезд до того, как они взорвались, и все они, похоже, были красными сверхгигантами, такими как Бетельгейзе. Это четкое свидетельство того, что такие звезды являются кандидатами в сверхновые, готовые взорваться в любой момент.
Считается, что звезды, приводящие к таким сверхновым, имеют плотные материальные оболочки, окружающие их перед взрывом. Эти оболочки на порядки плотнее, чем измеряемые вокруг Бетельгейзе. Именно нагрев этого материала от начальной ударной волны влечет задержку яркости; просто вокруг лежит больше материала, который продолжает светиться после первых признаков взрыва.
Красный гигант / Фото NASA
Эта плотная оболочка также приводит к тому, что этот сверхновый тип становится видимым быстрее, чем их более открытые родственники. Когда взрыв происходит сначала, ударная волна ударяет в вещество вокруг звезды, что приводит к тому, что ударная волна теряет пар при прохождении через нее. Хотя поначалу энергии от сверхновой достаточно, чтобы выпустить высокоэнергетическое излучение, такое как рентгеновское и гамма-излучение, после смешивания ударной волны и окружающего материала, оно становится видимым в оптическом диапазоне длин волн.
Итак, кажется, что эти плотные материальные оболочки вокруг звезд также являются признаком того, что сверхновая вот-вот произойдет.
Звездный кокон
Но сколько времени нужно, чтобы сформировать эту материальную пелену? Исследователи изучили две модели. В одной звезда дула высокоскоростными ветрами со своей поверхности, которые медленно отделяли кусочки себя и разносили их вокруг, создавая саванн на протяжении десятилетий. Во второй модели звезда пережила мощный преднадновный взрыв, который менее чем через год отправил на орбиту газ массой в одну десятую массу Солнца.
Затем исследователи смоделировали, как весь этот материал повлияет на наши изображения звезды. В любом случае, как только заря построила свой саванн, она была бы сильно омрачена таким образом, что наша нынешняя технология получения изображений могла бы это обнаружить.
Читайте на сайте Китай нашел на Луне ценный ресурс и уже готовит три миссии на спутник
Поскольку у нас есть прямые изображения некоторых сверхновых звезд, сделанные менее чем за 10 лет до того, как они разразились, астрономы пришли к выводу, что медленно-постоянная модель не сработает. В противном случае звезда была бы затемнена.
Все это означает, что как только сверхгигантская звезда создает вокруг себя толстую материальную оболочку, она, скорее всего, станет сверхновой в течение нескольких лет.