Давайте в ответе я не буду концентрироваться на механизме взрыва, который очень сложный, разнообразный и требующий долгих разъяснений, а лишь сконцентрируюсь на первоисточнике взрыва.

Есть 2 основных типа сверхновых (на самом деле всё сложнее, но сейчас давайте посмотрим упрощённую иерархию).

У сверхновых II типа (их иначе называют core collapse ) взрыв происходит, когда из-за нехватки центрального давления ядро звезды сжимается под собственной "тяжестью". После катастрофического сжатия следует образование нескольких ударных волн, которые распространяются наружу и, собственно, то, что мы называем взрывом.

Причина начала такого катастрофического сжатия в том, что в какой-то момент термоядерное "топливо" в центре звезды заканчивается. Когда у вас выгорает весь гелий, углерод и т.д., вы в конце концов добираетесь до железа и никеля - элементов с самой большой энергией ядра (на нуклон). После железа и никеля вы ничего производить в термоядерном горении не можете, так как всё быстро распадается обратно.

Если нет горения, то нет и внутреннего давления. Однако есть гравитация самого ядра, которую раньше удерживало внутреннее давление. Такой дисбаланс, который ещё иногда называют чандрасекаровской неустойчивостью , и даёт начало коллапсу и взрыву. Стоит отметить, что для такой неустойчивости нужно, чтобы масса ядра была бы ~1.4 массы Солнца, иначе коллапс остановится на стадии белого карлика из-за дополнительного давления вырожденных электронов. Для этого нужно, чтобы масса изначальной звезды была > 8-10 солнечных.

В итоге после такого взрыва образуется либо нейтронная звезда, либо, если масса начальной звезды была > 20 масс Солнца - чёрная дыра.

Механизм взрыва core-collapse сверхновых до сих пор до конца не понятен, не смотря на то, что люди занимаются этой проблемой уже больше полвека. Но... В общем, в ближайшие месяцы следите за публикациями на с аффилиацией Принстона и ключевой фамилией "A. Burrows" ;)

Сверхновые I типа имеют несколько другой механизм. Они происходят в двойных системах, где одна из звёзд - это белый карлик, а другая - обычная звезда, либо гигант, либо другой белый карлик. В какой-то момент вещество с компаньона начинает перетекать на белый карлик, накапливаясь на поверхности.

Как только общая масса карлика становится больше 1.4 массы Солнца, начинается развиваться та самая чандрасекаровская неустойчивость, и происходит дальнейший коллапс этого белого карлика и, собственно, взрыв.

В результате, скорее всего, образуется нейтронная звезда.

Что это за явление такое - шаровая молния, и почему в детстве предупреждали не двигаться, если она залетит в помещение?

> Сверхновая звезда

Узнайте, что такое сверхновая звезда : описание взрыва и вспышки звезды, где рождаются сверхновые, эволюция и развитие, роль двойных звезд, фото и исследования.

Сверхновая – это, по сути, звездный взрыв и наиболее сильный, который можно наблюдать в космическом пространстве.

Где появляются сверхновые звезды?

Очень часто сверхновые можно заметить в других галактиках. Но в нашем Млечном Пути это редкое явление для наблюдения, потому что пылевые и газовые дымки перекрывают обзор. Последняя наблюдаемая сверхновая в была замечена Иоганном Кеплером в 1604 году. Телескоп Чандра смог отыскать лишь остатки от звезды, взорвавшейся больше века назад (последствия взрыва сверхновой).

Что приводит к сверхновой?

Сверхновая звезда рождается, когда в центре звезды происходят изменения. Есть два главных типа.

Первый – в двойных системах. Двойные звезды – объекты, связанные общим центром. Одна из них подворовывает вещество у второй и становится чересчур массивной. Но не способна уравновесить внутренние процессы и взрывается в сверхновой.

Второй – в момент смерти. Топливо имеет свойство заканчиваться. В итоге, часть массы начинает поступать в ядро, и оно становится таким тяжелым, что не выдерживает собственной гравитации. Происходит процесс расширения, и звезда взрывается. Солнце – одиночная звезда, но ей не пережить подобного, так как не хватает массы.

Почему исследователи интересуются сверхновыми звездами?

Сам процесс охватывает небольшой временной промежуток, но может очень многое поведать о Вселенной. Например, один из экземпляров подтвердил свойство Вселенной расширяться и то, что темпы увеличиваются.

Также выяснилось, что эти объекты влияют на момент распределения элементов в пространстве. При взрыве звезда выстреливает элементами и космическими обломками. Многие из них даже попадают на нашу планету. Посмотрите видео, в котором раскрываются особенности сверхновых звезд и их взрывов.

Наблюдения вспышек сверхновых

Астрофизик Сергей Блинников об открытии первой сверхновой звезды, остатках после вспышки и современных телескопах

Как их найти сверхновые звезды?

Для процесса поиска сверхновых звезд исследователи используют различные приборы. Некоторые нужны для наблюдения за видимым светом после взрыва. А другие отслеживают рентгеновские и гамма-лучи. Фото получают при помощи телескопов Хаббл и Чандра.

В июне 2012 года начал работать телескоп, фокусирующий свет в области высоких энергий электромагнитного спектра. Речь идет о миссии NuSTAR, которая ищет разрушившиеся звезды, черные дыры и остатки сверхновых. Ученые планируют узнать побольше о том, как они взрываются и создаются.

Измерение расстояний до небесных тел

Астроном Владимир Сурдин о цефеидах, вспышках сверхновых звезд и скорости расширения Вселенной:

Чем вы можете помочь в исследовании сверхновых звезд?

Для того, чтобы внести свою лепту, вам не нужно становиться ученым. В 2008 году сверхновую нашел обычный подросток. В 2011 году это повторила 10-летняя канадская девочка, рассматривавшая снимок ночного неба на своем компьютере. Очень часто снимки любителей вмещают множество интересных объектов. Немного практики и вы можете найти следующую сверхновую! А если говорить точнее, то у вас есть все шансы запечатлеть взрыв сверхновой звезды.

Хотя в среднем за сто лет в галактике появляется только одна сверхновая, в наблюдаемой Вселенной существует порядка 100 миллиардов галактик. За 10 млрд лет ее существования (если быть точными, то за 13,7 млрд, но звезды не формировались в течение первых нескольких сотен миллионов лет), согласно д-ру Ричарду Мушоцки из Центра космических полетов Годдарда НАСА, в наблюдаемой Вселенной возникает 1 миллиард сверхновых в год, или 30 в секунду! Может ли взрыв Бетельгейзе, красного гиганта Млечного Пути, стать следующим?

Если это случится...

Взрыв звезды по имени Бетельгейзе, одной из самых ярких на небе, сделает ее равной полной луне, и она будет оставаться такой на протяжении года. Массивная, видимая в зимнем небе над большей частью мира как яркая красноватая точка, она может стать сверхновой в любой момент в течение следующих 100 000 лет.

Большинство астрономов считает, что сегодня одной из вероятных причин, почему мы еще не смогли обнаружить разумную жизнь во Вселенной, является смертельное воздействие локальных взрывов сверхновых, которые уничтожают всю жизнь в той или иной области галактики.

«Рука аль-Джаузы»

Бетельгейзе, когда-то настолько большой, что мог бы достичь орбиты Юпитера, если бы он находился в нашей Солнечной системе, за последние десять лет сократился в два раза, хотя остался таким же ярким, как и раньше.

Бетельгейзе, чье название происходит из арабского, хорошо видна в созвездии Ориона. Звезда дала имя персонажу в фильме Beetlejuice и была родной системой президента Зафода Библброкса в серии романов «Автостопом по Галактике».

Красные гиганты, как полагают, имеют короткую, сложную и бурную жизнь. Живя самое большее несколько миллионов лет, они быстро сжигают водородное топливо, а затем переключаются на гелий, углерод и другие элементы, время от времени сжимаясь и вспыхивая вновь.

Бетельгейзе: взрыв сверхновой

Эта звезда, как полагают, подходит к концу своего существования и может испытать один из коллапсов, которыми сопровождается замена одного термоядерного топлива другим.

Причина сжатия Бетельгейзе неизвестна. Принимая во внимание все, что мы знаем о галактиках и далекой Вселенной, есть еще многое, что нам еще предстоит узнать о звездах. Неизвестно в том числе и то, что происходит, когда красные гиганты приближаются к концу своего существования.

Если бы взрыв звезды Бетельгейзе произошел и она стала сверхновой, то это позволило бы астрономам Земли наблюдать ее и физику, управляющую этим процессом. Проблема состоит в том, что неизвестно, когда это случится. Хотя ходили слухи, что в 2012 году произойдет взрыв Бетельгейзе, когда взорвется звезда, на самом деле неизвестно. Этого не произошло, так как вероятность такого события очень мала. Бетельгейзе может взорваться завтра вечером или протянуть до 100 000 года.

Слишком далеко

Чтобы нанести непоправимый урон Земле, сверхновая должна вспыхнуть в радиусе не более 100 световых лет. Удовлетворяет ли этому условию Бетельгейзе? Взрыв не причинит нашей планете никакого вреда, так как звезда должна быть намного ближе, чем она находится сейчас. Расстояние до «Руки аль-Джаузы» составляет около 600 световых лет.

Это одна из самых известных ярких звезд. Она в десять раз превышает размеры Солнца, а ее возраст составляет лишь 10 млн лет. Чем массивнее светило, тем меньше продолжительность его жизни. Вот почему астрономы обратили внимание на Бетельгейзе. Взрыв красного гиганта произойдет в относительно короткие сроки.

Суперсверхновая SN2007bi

В конце 2009 года астрономы стали свидетелями самого большого взрыва из когда-либо зарегистрированных. Сверхгигантская звезда, размеры которой в двести раз превышали Солнце, была полностью уничтожена спонтанной вызванной производством антивещества, причиной которого, в свою очередь, стало гамма-излучение. Это пример того, что может произойти при коллапсе Бетельгейзе. Взрыв можно было наблюдать в течение нескольких месяцев, потому что он высвободил облако радиоактивного вещества, в 50 раз превысившее размеры Солнца и испускавшее свечение ядерного деления, которое можно наблюдать из далеких галактик.

Суперсверхновая SN2007bi является примером пробоя «пара-нестабильности». Ее возникновение похоже на запускаемый сжатием плутония. При размерах около четырех мегайоттаграммов (это тридцать два нуля) гигантские звезды удерживаются от давлением гамма-излучения. Чем горячее ядро, тем выше энергия γ-лучей, но если они обладают слишком большой энергией, то способны, проходя через атом, создавать из чистой энергии электронно-позитронные пары вещества и антивещества. Это означает, что все ядро звезды ​​действует как гигантский ускоритель элементарных частиц.

Термоядерная бомба размером в 11 Солнц

Антиматерия аннигилирует со своей противоположностью, так как она стремится к этому, но проблема заключается в том, что скорость взрыва, которая хотя и чрезвычайно велика, создает критическую задержку в создании гамма-давления, удерживающего звезду от коллапса. Внешние слои провисают, сжимая ядро и повышая его температуру. Это увеличивает вероятность появления более энергичных гамма-лучей, создающих антивещество, и внезапно вся звезда становится неконтролируемым ядерный реактором, масштабы которого превосходят возможности нашего воображения. Все термоядерное ядро ​​детонирует мгновенно, как термоядерная бомба, масса которой не просто превышает размеры Солнца - она больше, чем масса 11 светил.

Взрывается все. Ни черной дыры, ни нейтронной звезды, ничего не остается, кроме расширяющегося облака нового радиоактивного материала и пустого пространства, где когда-то находился самый массивный объект, который только возможен без того, чтобы не разорвать пространство. Взрыв вызывает реакции в огромных масштабах, преобразуя вещество в новые радиоактивные элементы.

Звезды-убийцы

Некоторых редкие звезды - реальные убийцы, 11-го типа - являются гиперновыми, источниками смертельных гамма-всплесков (GRB). По сравнению с Бетельгейзе взрыв такого объекта высвободит в 1000 раз больше энергии. Конкретное доказательство GRB-модели появилось в 2003 году.

Оно появилось частично благодаря «ближнему» взрыву, местоположение которого было определено астрономами с помощью сети определения координат гамма-всплеска (GCN). 29 марта 2003 года вспышка подошла достаточно близко, чтобы последующие наблюдения стали решающими в решении тайны гамма-всплесков. Оптический спектр послесвечения был почти идентичен SN1998bw. Кроме того, наблюдения рентгеновских спутников показали ту же характерную особенность - наличие «шокированного» и «нагретого» кислорода, который также присутствует в сверхновых. Таким образом, астрономы смогли определить, что «послесвечение» относительно близкого гамма-всплеска, расположенного «всего» в двух миллиардах световых лет от Земли, напоминает сверхновую.

Неизвестно, связана ли каждая гиперновая с GRB. Тем не менее, по оценкам астрономов, только одна из 100 000 сверхновых производит гиперновую. Это составляет около одного гамма-всплеска в сутки, что и наблюдается в действительности.

Что почти наверняка достоверно, так это то, что ядро, участвующее в образовании гиперновой, обладает достаточной массой, чтобы образовать черную дыру, а не нейтронную звезду. Таким образом, каждый наблюдаемый GRB является «криком» новорожденной черной дыры.

Белый карлик в системе Т Компаса

Ученые согласны с тем, что новые наблюдения Т Компаса в созвездии Компаса с помощью спутника International Ultraviolet Explorer указывают на то, что белый карлик является частью двойной системы и удален на 3260 световых года от Земли, что намного ближе предыдущей оценки в 6000 световых лет.

Белый карлик является повторяющейся новой. Это означает, что термоядерные взрывы звезды происходят каждые 20 лет. Самые последние известные события были в 1967, 1944, 1920, 1902 и 1890 годах. Эти взрывы новой, а не сверхновой звезду не разрушают и не оказывают никакого воздействия на Землю. Астрономы не знают, почему интервал между вспышками увеличился.

Ученые полагают, что взрывы новой являются результатом увеличения массы, когда карликовая звезда отбирает богатые водородом газы у своего спутника. При достижении массой определенного предела происходит вспышка новой. Неизвестно, увеличивается или уменьшается масса во время цикла перекачивания и взрыва, но если она достигнет так называемого предела Чандрасекара, то карлик станет сверхновой типа 1а. В этом случае карлик сожмется и произойдет мощная вспышка, результатом которой будет его полное уничтожение. Этот тип сверхновой выпускает в 10 миллионов раз больше энергии, чем новая.

Энергия тысячи солнц

Наблюдения белого карлика во время вспышек новой позволяют предположить, что его масса увеличивается, и данные телескопа "Хаббл" о материале, высвободившемся во время предыдущих взрывов, подтверждают данную точку зрения. Модели оценивают, что масса белого карлика может достигнуть предела Чандрасекара примерно за 10 млн лет или раньше.

По мнению ученых, сверхновая приведет к гамма-излучению, энергия которого эквивалентна 1000 одновременных Это опаснее, чем взрыв Бетельгейзе. Когда до Земли дойдет гамма-излучение, это грозит производством оксидов азота, который может повредить и, возможно, разрушить озоновый слой. Сверхновая будет столь же яркой, как и все остальные звезды в Млечном Пути вместе взятые. Один из астрономов, д-р Эдвард Сьон из университета Виллановы, утверждает, что она может взорваться в ближайшее время во временных масштабах, которыми пользуются астрономы и геологи, но это для человека это далекое будущее.

Мнения расходятся

Астрономы считают, что вспышки сверхновых на расстоянии менее 100 световых лет от Земли будут катастрофическими, но последствия остаются неясными и будут зависеть от того, насколько мощным окажется взрыв. Группа исследователей утверждает, что вероятна вспышка намного ближе и мощнее, чем взрыв Бетельгейзе. Когда дойдет до этого, неизвестно, но Земля будет серьезно повреждена. Правда, другие исследователи, такие как Алекс Филиппенко из Калифорнийского университета в Беркли, специалист по сверхновым, активным галактикам, черным дырам, гамма-всплескам и расширению Вселенной, не согласен с расчетами и верит, что вспышка, если она произойдет, вряд ли повредит планету.

Запись на обломке черепашьего панциря сделана китайским астрономом в XIV веке до н.э.: “На седьмой день месяца вблизи Антареса появилась звезда-гостья”. Это, насколько известно, древнейшее сообщение о сверхновой.

Взрыв звезды Эта Киля зафиксирован астрономами в 1842 году. Так выглядят сейчас остатки звезды.

За почти 4,6 миллиарда лет, что насчитывает история нашей планеты, на Земле случилось не менее пяти катастрофических вымираний флоры и фауны. Самое знаменитое из них (но далеко не самое опустошительное) - гибель динозавров 65 миллионов лет назад. Причины выдвигались разные - изменения климата, падение астероида, массовые извержения вулканов... Один из вариантов - вспышка сверхновой звезды неподалеку от Солнечной системы.

Массивная звезда, превосходящая наше Солнце по массе в 8 раз и более, в конце своей “жизни”, израсходовав термоядерное горючее, взрывается под собственной тяжестью. При этом возникает вспышка, яркость которой больше, чем яркость всех звезд целой галактики. Кроме того, во все стороны летит радиация - гамма-лучи, космические лучи, а также радиоактивные изотопы. Другой вариант - белый карлик постепенно перетягивает материю от большой звезды, вокруг которой вращается, и, достигнув определенной массы, взрывается.

Физики уже лет сорок обсуждают возможные опасности для Земли от взрыва находящейся неподалеку звезды. Пришли к выводу, что основная угроза - разрушение гамма-лучами озонового слоя, который защищает биосферу от ультрафиолетового излучения Солнца и о целостности которого человечество стало заботиться только в последние десятилетия.

Бывали ли такие случаи в геологическом прошлом? Есть основания подозревать, что бывали, и последний - менее трех миллионов лет назад, когда по Африке уже гуляли наши отдаленные предки - австралопитеки.

Радиация не могла оставить материальные следы на планете, но разлетевшиеся радиоактивные изотопы, попав на Землю, могли сохраниться. В 1987 году французские ученые сообщили об обнаружении в глубинных пластах гренландского льда двух слоев изотопа бериллий-10, отложенных примерно 35 и 60 тысяч лет назад. С тех пор аналогичные слои найдены и в других районах Земли. Это могут быть следы двух взрывов сверхновых, правда, достаточно удаленных от нас и потому не сильно повредивших озоновый слой.

В 1999 году немецкие ученые, исследуя пробы осадков со дна Тихого океана, нашли слой, в котором содержание железа-60 в сто раз превышало нормальное. По скорости распада этого изотопа (период полураспада около полутора миллионов лет) рассчитали, что слой радиоактивного железа образовался примерно 2,8 миллиона лет назад. И тоже из-за довольно удаленной вспышки сверхновой - в 50-400 световых годах от Земли. Австралопитеки могли ее наблюдать.

Насколько такая вспышка могла быть опасной для озонового слоя и для всего живого на Земле? Оценки астрофизиков различны в зависимости от типа сверхновой. Если сверхновая, оставившая 2,8 миллиона лет назад следы железа-60, находилась далеко (300-400 световых лет) и вспышка была не очень яростной, ущерб для биосферы оказывался минимальным. Возможно, произошли генетические мутации, какие-то организмы вымерли, но следов массовой гибели организмов в палеонтологической летописи того времени не имеется.

Велики ли шансы повторения таких событий поблизости от Земли? К счастью, в нашей Галактике сверхновые редки. Вероятность их появления оценивают в 1-2 случая за 100 лет, то есть за время существования Земли в Галактике могло произойти около 70 миллионов вспышек. Учитывая, что поперечник Галактики 100 тысяч световых лет, шансов, что звездная катастрофа произойдет где-то недалеко от нас, совсем мало. Последняя сверхновая в нашей звездной системе наблюдалась в 1604 году, до нее было 8-10 тысяч световых лет, и нарушить озоновый слой она не могла.

По оценкам специалистов НАСА, вероятность такой вспышки, которая бы истончила озоновый слой вдвое (для этого звезда должна взорваться в радиусе 25 световых лет от нас), всего 1-2 случая за миллиард лет. Это значит, что с периода возникновения жизни на Земле таких случаев могло быть в среднем пять-шесть. Случайно или нет, но крупных вымираний мы знаем пять. С другой стороны, если рассматриваемый радиус увеличить до 100 световых лет, то в этой небесной сфере за время существования жизни на Земле могло произойти 70-80 взрывов.

Сравнительно близко от Земли находятся две звезды, способные превратиться в сверхновую. Это Бетельгейзе (400-450 световых лет) и двойная звезда в созвездии Пегаса (150 световых лет), причем в Пегасе намечается более мощный взрыв. Оба эти объекта способны взорваться “скоро”, что в астрономических масштабах может означать и миллион лет.

Взрыв сверхновой звезды - это событие невероятных масштабов. Фактически, взрыв сверхновой означает конец ее существования или, что также имеет место, перерождение в виде черной дыры или нейтронной звезды. Конец жизни сверхновой всегда сопровождается взрывом огромной силы, во время которого вещество звезды выбрасывается в космос с невероятной скоростью и на огромные расстояния.

Взрыв сверхновой длится всего несколько секунд, но за этот кротчайший промежуток времени выделяется просто феноменальное количество энергии. Так к примеру, вспышка сверхновой может выделять в 13 раз больше света, чем целая галактика, состоящая из миллиардов звезд, а выделяемое за секунды количество радиации в виде гамма- и рентгеновских волн в разы больше чем за миллиарды лет жизни.

Поскольку вспышки сверхновых длятся совсем недолго, особенно с учетом космических масштабов и величин, узнают о них в основном по последствиям. Такими последствиями являются огромных размеров газовые туманности, которые еще очень долгое время после взрыва продолжают светиться и расширяться в пространстве.

Пожалуй, самой известной туманностью образованной в результате вспышки сверхновой является Крабовидная туманность . Благодаря хроникам древнекитайских астрономов известно, что возникла она после взрыва звезды в созвездии Тельца в 1054 году. Как можно догадаться, вспышка была настолько яркой, что наблюдать ее можно было невооруженным взглядом. Сейчас же, Крабовидную туманность можно увидеть в темную ночь при помощи обычного бинокля.

Крабовидная туманность до сих пор продолжает расширяться со скоростью 1500 км в секунду. На данный момент ее размер превышает 5 световых лет.

Фото выше скомпановано из трех снимков, сделанных в трех разных спектрах: рентгеновском (телескоп Чандра), инфракрасном (телескоп Спитцер) и обычном оптическом (). Рентгеновское излучение представлено голубым цветом, его источник - пульсар - невероятно плотная звезда, образованная после смерти сверхновой.

Туманность Симеиз 147 - одна из самых крупных известных на данный момент. Сверхновая взорвавшаяся приблизительно 40 000 лет назад, породила туманность размерами в 160 световых лет. Открыта была советскими учеными Г. Шайоном и В. Газе в 1952 году в одноименной Симеизской обсерватории.

На фото последняя вспышка сверхновой, которую можно было наблюдать невооруженным глазом. Произошла в 1987 в галактике Большое Магеланово Облако на расстоянии 160 000 световых лет от нас. Большой интерес представляют необычные кольца в виде цифры 8, о истинной природе которых ученые пока строят только предположения.

Туманность Медуза из созвездия Близнецы изучена не так хорошо, но весьма популярна из-за небывалой красоты и крупной звезды-компаньона, которая периодически изменяет свою яркость.