Сокровища звездного неба - [7]

Есть звезды, подобно цефеидам периодически изменяющие свой блеск, но только в гораздо более медленном темпе. Такие звезды называют долгопериодическими переменными, так как периоды изменения их блеска подчас измеряются сотнями суток.

У некоторых переменных звезд пульсации совершаются довольно хаотично, без явных признаков периодичности. Их называют неправильными и полуправильными переменными звездами.

В настоящее время известно более 30000 переменных звезд. Их изучение раскрывает перед нами многие стороны физической природы звезд.

Есть звезды, которые очень быстро и резко увеличивают свой блеск — дня за два в десятки и сотни тысяч раз. Затем блеск такой звезды начинает уменьшаться, сначала довольно быстро, а затем очень медленно. Спустя несколько лет звезда становится опять такой же, какой она была до вспышки или даже слабее. Подобные звезды получили название новых звезд. Раньше думали, что это действительно вновь появившиеся, то есть «зародившиеся» звезды. На самом деле все «новые» звезды существовали и до своей вспышки. Более того, подобные вспышки в течение жизни некоторых звезд повторяются, по-видимому, много раз. При вспышке «новой» наружные газовые слои звезды со скоростью в тысячи километров в секунду извергаются в пространство. С течением времени эти газы рассеиваются в межзвездном пространстве.

Наше Солнце принадлежит к числу устойчивых звезд, которым не угрожают взрывы, свойственные новым звездам.

После вспышек особенно ярких новых звезд (так называемых сверхновых звезд) образуются исполинские разреженные газовые облака («туманности»), которые расширяются со скоростью до 2000 км/с и интенсивно излучают радиоволны.

Новые и сверхновые звезды в настоящее время относят к числу взрывных переменных звезд (в отличие от пульсирующих переменных — цефеид, долгопериодических, неправильных и полуправильных). По-видимому, взрывные процессы свойственны многим звездам. В частности, они происходят и на нашем Солнце, на поверхности и в атмосфере которого время от времени наблюдаются солнечные вспышки — наиболее заметное проявление солнечной активности. У некоторых звезд (например, типа звезды UV Кита) вспышки настолько мощны, что при этом общий блеск звезды заметно меняется за несколько десятков секунд. Причины этих взрывных явлений пока не ясны, но установлено, что «звездные взрывы» могут быть весьма различны по энерговыделению — от взрывов типа солнечных вспышек, при которых общий блеск звезды практически не меняется, до вспышек новых и сверхновых звезд, при которых выделяется энергия до 10³⁸ Дж. Все звезды, заметно меняющие общий блеск в момент происходящих в их атмосферах взрывов, объединяют в класс взрывных переменных звезд.

При вспышке сверхновой звезды за несколько месяцев она излучает столько же энергии, сколько Солнце за несколько миллиардов лет! По современным представлениям источником такого сверхмощного энерговыделения служит катастрофическое сжатие звезды. Расчеты показывают, что в процессе эволюции некоторых звезд в их недрах могут возникнуть (но необязательно возникают!) условия, нарушающие равновесие звезды. Видимо, основную роль при этом играют потери энергии звездой на излучение нейтрино — мельчайших элементарных частиц вещества, не несущих в себе электрического заряда. Перед вспышкой ядро сверхновой звезды имеет плотность 10⁷ г/см³ и температуру в несколько миллиардов кельвинов. В этот момент в результате особых ядерных реакций и начинается резкая утечка нейтрино. Звезда спадает внутрь себя подобно карточному домику, причем этот процесс спада или взрыва занимает всего несколько сотых долей секунды.

Когда, сжавшись, ядро звезды достигает плотности 10¹⁴ г/см³ и температуры 200 миллиардов кельвинов в оболочке, окружающей ядро, возникает взрывная реакция выгорания кислорода и углерода. Сверхмощная ударная взрывная волна увлекает за собой часть оболочки звезды, и в этот момент мы наблюдаем с Земли вспышку сверхновой.

Возможны два варианта. Если масса ядра звезды меньше 2.5 массы Солнца, то в результате взрыва сверхновой ядра железа и других тяжелых элементов распадаются на протоны и нейтроны с последующим превращением (за счет реакции с электронами) всех протонов в нейтроны. Так возникают нейтронные звезды, существование которых было предсказано еще в 1934 г.

Если же масса ядра звезды больше 2.5 массы Солнца, то взрыв звезды приводит к образованию так называемой «черной дыры». Эти теоретические схемы подтверждаются фактами.

В августе 1967 г. неожиданно с помощью радиотелескопов были открыты странные источники радиоизлучения, названные пульсарами. Интенсивность их излучения колеблется с очень небольшим периодом, в среднем близким к 0,75 с. При этом самый большой из известных периодов равен 4,8 с, а наименьший — 0,033 с. Характерно, что в некоторых случаях колебания излучения захватывают и ультрафиолетовый и видимый глазом участки электромагнитного спектра. Расстояния до пульсаров (их ныне известно более 350) лежат в пределах от 100 до 25 000 световых лет, то есть все известные ныне пульсары находятся в пределах нашей звездной системы — Галактики.