В менее массивных звездах эволюция протекает по-другому. После горения водорода ядро становится гелиевым, и начинается реакция превращения гелия в углерод. Однако ядро не нагревается до такой высокой температуры, чтобы начались реакции синтеза с участием углерода. Ядро не может выделять достаточно энергии и сжимается, однако в этом случае сжатие останавливают электроны, находящиеся в вешестве ядра. Ядро звезды превращается в так называемый "белый карлик", а оболочка рассеивается в пространстве в виде планетарной туманности. Индийский астрофизик С.Чандрасекхар показал, что белый карлик может существовать, только если его масса меньше примерно 1.4 массы Солнца.
Если белый карлик находится в достаточно тесной двойной системе, то может начаться перетекание вещества с обычной звезды на белый карлик. Масса белого карлика постепенно увеличивается, и когда она превосходит предельную - происходит взрыв, при котором идет быстрое термоядерное горение углерода и кислорода, превращающихся в радиоактивный никель. Звезда полностью разрушается, а в расширяющейся оболочке идет радиоактивный распад никеля в кобальт и далее в железо, который дает энергию для свечения оболочки. Таким образом вспыхивают сверхновые типа Ia.
Современные теоретические исследования сверхновых - это преимущественно расчеты на самых мощных компьютерах моделей взрывающихся звезд. К сожалению, пока не удается создать модель, которая от поздней стадии эволюции звезды привела бы к вспышке сверхновой и к ее наблюдаемым проявлениям.
Однако существующие модели достаточно хорошо описывают кривые блеска и спектры подавляющего большинства сверхновых. Обычно это модель оболочки звезды, в которую "вручную" вкладывается энергия взрыва, после чего начинается ее расширение и разогревание. Несмотря на большие трудности, связанные со сложностью и многообразием физических процессов, в последние годы в этом направлениии исследований достигнуты большие успехи.
Влияние Сверхновых на окружающую среду
Вспышки сверхновых оказывают сильное и многообразное влияние на окружающую межзвездную среду. Сбрасываемая с огромной скоростью оболочка сверхновой сгребает и сжимает окружающий ее газ. Возможно, это может дать толчок образованию новых звезд из облаков газа. Энергия взрыва так велика, что происходит синтез новых элементов, в особенности более тяжелых чем железо.
Обогащенное тяжелыми элементами вещество разбрасывается взрывами сверхновых по всей галактике, в результате звезды, образовавшиеся после вспышек сверхновых, содержат больше тяжелых элементов. Межзвездная среда в "нашей" области Млечного пути оказалась настолько обогащенной тяжелыми элементами, что стало возможным возникновение жизни на Земле. Сверхновые несут за это прямую ответственность! Сверхновые, по всей видимости, порождают и потоки частиц с очень высокой энергией - космические лучи. Эти частицы, проникая на поверхность Земли сквозь атмосферу, могут вызывать генетические мутации, благодаря которым происходит эволюция жизни на Земле.
Сверхновые рассказывают нам о судьбе Вселенной
Сверхновые, и в особенности сверхновые типа Ia, являются одними из самых ярких звездообразных объектов во Вселенной. Поэтому даже очень далекие сверхновые можно исследовать с имеющимся в настоящее время оборудованием.
Многие сверхновые Ia были открыты в достаточно близких галактиках, расстояние до которых можно определить несколькими способами. Наиболее точным в настоящее время считается определение расстояний по видимому блеску ярких переменных звезд определенного типа - цефеид. С помощью Космического телескопа им. Хаббла было открыто и исследовано большое количество цефеид в галактиках, удаленных от нас на расстояние до примерно 20 мегапарсек.
Достаточно точные оценки расстояний до этих галактик позволили определить светимость сверхновых типа Ia, которые в них вспыхивали. Если считать, что далекие сверхновых Ia имеют в среднем такую же светимость, то по наблюдаемой звездной величине в максиуме блеска можно оценить расстояние до них.
Сопоставление расстояния до сверхновой со скоростью удаления (красным смещением) галактики, в которой она вспыхнула, позволяет определить основную величину, характеризующую расширение Вселенной - постоянную Хаббла. Еще 10 лет назад для нее получали значения, различающиеся почти в два раза - от 55 до 100 км/c Мпк. После 10 лет упорной работы исследователей цефеид и сверхновых удалось значительно увеличить точность - сейчас принимается значение 72 км/с Мпк с ошибкой около 10%.
Для далеких сверхновых, красное смещение которых близко к 1, соотношение между расстоянием и красным смещением позволяет также определить величины, зависящие от плотности вещества во Вселенной. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, плотность вещества определяет кривизну пространства и дальнейшую судьбу Вселенной: будет ли она расширяться бесконечно или расширение когда-нибудь остановится и сменится сжатием.
Последние исследования сверхновых показали, что скорее всего плотность вещества во Вселенной недостаточна, чтобы остановить расширение, и оно будет продолжаться. Чтобы подтвердить этот вывод, необходимы новые наблюдения сверхновых. Нужно также с большей уверенностью убедиться в том, что далекие сверхновые типа Ia не отличаются от близких.
Сверхновые в Интернете
Во всемирной сети можно найти огромное количество информации о сверхновых, интересной как для профессионалов, так и для любителей.
Информацию о последних открытиях сверхновых можно найти здесь:
ь Яркие сверхновые - страница астрономической секции Рочестерской академии наук
ь Свежие выпуски циркуляров МАС
ь Список последних открытых сверхновых МАС
ь ISN - Международная сеть по сверхновым VSNet - Международная сеть по переменным звездам.
Основные ресурсы посвященные исследованиям и поиску сверхновых:
ь ASDP - проект автоматического поиска сверхновых
ь Британская астрономическая ассоциация
ь Поиск сверхновых на Пекинской обсерватории
ь Проект NGSS - поиск сверхновых в близких галактиках обсерватории Серро Тололо
ь FROGS - Французская группа наблюдателей сверхновых Астрофизический центр Гарвардского университета
ь Программа поиска далеких сверхновых High-Z Supernova Search Программа поиска далеких сверхновых Supernova Cosmology Project
ь VLRSS - Поиск сверхновых c малым красным смещением
ь Поиск близких сверхновых
ь Поиск сверхновых в инфракрасном диапазоне
ь Поиск сверхновых в рамках программы Hands-On Universe
ь Программа инфракрасных наблюдений SN обсерватории Лас Кампанас
ь LOSS - Автоматический поиск сверхновых Ликской обсерватории Поиск сверхновых на обсерватории Монте Аглиале
ь Поиск SN в скоплениях галактик на обсерватории Маунт Стромло Исследования SN в Морской Исследовательской Лаборатории
ь Группа по исследованию SN Пертской обсерватории
ь Поиск SN на обсерватории Пакетт
ь Проект SNEWS - обнаружение SN по нейтринному излучению
ь Проект SINS - интенсивные исследования SN на космическом телескопе Хаббла
ь SNOW - сеть наблюдателей SN
ь Группа исследований SN ГАИШ МГУ
ь Поиск SN на обсерватории Тенагра
ь Поиск SN на Англо-Австралийской обсерватории
ь Поиск SN на обсерватории МакДональд
ь Группа исследований SN Техасского университета
ь Исследования SN в Токийском универститете
ь Гидродинамическое моделирование SN в Астрофизическом институте Макса Планка
ь Группа исследователей SN в Стокгольмском университете Исследования SN в обсерватории Асиаго
ь Наблюдения SN в обсерватории Университета штата Вашингтон Группа исследований SN обсерватории Вайз
Этот список, конечно, далеко не полон. Во многих из перечисленных сайтов имеются списки ссылок на разнообразные ресурсы, пользуясь которыми можно найти всю интересующую информацию.
Особенно интересно это для любителей астрономии, заинтересовавшихся сверхновыми. В Интернете они могут узнать об успехах многих любителей астрономии из разных стран, которые по числу открытий не уступают астрономам-профессионалам, получить информацию о наблюдениях и необходимой аппаратуре, обратиться за помощью к более опытным любителям. Наибольший интерес для любителей астрономии представляет сайт ISN: на нем можно, например, получить карты окрестностей галактик для визуального поиска сверхновых; узнать, что надо делать, если вы обнаружили возможную вспышку сверхновой.
Таким образом, сверхновые звезды - интереснейшие для исследований объекты. При их изучении необходимо тесное сотрудничество наблюдателей и теоретиков, причем и любители астрономии могут участвовать в наблюдениях наравне с профессионалами, получая важные результаты: открывая новые вспышки сверхновых и исследуя их кривые блеска.