Сверхновые звёзды,

сверхновые (лат. Supernova) -

звёзды, блеск которых при вспышке увеличивается на десятки звёздных величин в течение нескольких суток. В максимуме блеска С.з. сравнима по яркости со всей звёздной системой (галактикой), в которой она вспыхнула, и даже может превосходить её. Напр., светимость С.з., наблюдавшейся в 1972 г. в галактике NGC 5253 (находящейся от нас на расстоянии ок. 13 млн. световых лет), приблизительно в 13 раз превышала интегральную светимость материнской галактики.

Первоначально все звёзды, блеск которых внезапно увеличивался более, чем в 1000 раз, называли новыми звёздами. Но когда была установлена внегалактическая природа туманностей, названных впоследствии галактиками, стало ясно, что вспыхивающие в них звёзды превосходят по своим характеристикам обычные новые звёзды. Для них американские астрономы Ф.Цвикки и У.Бааде в 1934 г. предложили название "С.з.". В современной литературе к С.з. относят вспышки звёзд с мощностью излучения порядка более 1041 эрг/с.

Наблюдение вспышки С.з. - весьма редкое событие. Так, две последние вспышки в Галактике наблюдались Т.Браге в 1572 г. и И.Кеплером в 1604 г. Из всех галактических С.з. только для этих двух есть достаточно полные данные по визуальным кривым блеска. Поэтому практически все сведения о С.з. получены из наблюдений вспышек в других галактиках. В силу гигантских межгалактических расстояний из 480 исследованных вспышек внегалактических С.з. лишь ок. 80 имели видимую звёздную величину меньше +14m , и примерно для такого же количества С.з. получены кривые блеска и спектра.

Открываемые С.з. принято обозначать буквами SN с указанием года и очерёдности открытия (в порядке букв лат.алфавита). Так, вспыхнувшая в галактике NGC 3476 С.з., открытая первой в 1970 г., получила обозначение SN 1970a.

По свойствам внегалактические С.з. не являются однородной группой объектов и делятся на два основных типа. Классификация С.з. первоначально была основана на различии оптических спектров, а затем получила подтверждение в характере кривых блеска. Главными особенностями С.з. I типа являются отсутствие в оптических спектрах интенсивных линий водорода и заметное сходство у отдельных объектов как спектральных, так и фотометрических свойств. Напротив, С.з. II типа имеют в спектрах линии водорода, а их кривые блеска отличаются разнообразием формы.

Поразительное свойство С.з. I типа - почти полное сходство кривых блеска. Приблизительно за 15 сут. яркость звезды увеличивается более чем на 17m и плавно достигает максимума. В максимуме блеска С.з. пребывает несколько суток и имеет в среднем абсолютную величину в цвете В -19.7m. В этот период звезда излучает ок. 4.5·1043 эрг/с, что в 12 млрд. раз превосходит светимость Солнца. После достижения максимума блеск С.з. I типа сначала быстро спадает - на 2-3m за 20-30 сут., а затем уменьшается значительно медленнее со средней скоростью падения блеска 0.016m в сутки. Продолжительность наблюдений отдельных С.з. I типа может достигать примерно 350 сут.

В отличие от С.з. I типа, кривые блеска С7з. II типа очень разнообразны. Из всех кривых блеска С.з. II типа можно выделить две наиболее характерные формы - с платообразным участком (от 2/3 С.з. II типа) и с почти линейным падением кривой блеска (ок. 1/3 С.з. II типа). Подъём кривой блеска С.з. II типа к максимуму происходит в течение примерно 20 сут. По сравнению с С.з. I типа, максимум кривой блеска С.з. II типа имеет большую продолжительность и соответствует меньшей светимости. Средняя С.з. II типа в максимуме блеска имеет абсолютную величину в цвете B -17.75m и излучает ок. 7.5·1042 эрг/с, что в 6 раз меньше аналогичной величины С.з. I типа. Наблюдения отдельных С.з. II типа продолжаются, как правило, не более 150 сут.

Статистический анализ вспышек С.з. выявил ряд принципиальных особенностей. Оказалось, что С.з. I типа вспыхивают в галактиках всех видов, а С.з. II типа - только в спиральных галактиках Sb и Sc. Частота вспышек С.з. I типа, рассчитанная на единицу массы материнской галактики, растёт в последовательности типов галактик E - SO - Sb - Sc - IrI, причём от галактик типа Е к IrI она увеличивается почти в 100 раз. Частота вспышек С.з. II типа в спиральных галактиках Sc раза в два выше, чем в Sb. Для каждого конкретного типа галактик существует прямая зависимость частоты вспышек С.з. от светимости галактики. Средний интервал времени между двумя последовательными вспышками С.з. произвольных типов в некоторой средней галактике - ок. 180 лет. Учёные делают вывод, что звёзды, вспыхивающие как С.з. I типа, принадлежат к старым маломассивным звёздам (с массой 1-2 массы Солнца). Наоборот, С.з. II типа наблюдаются только в звёздных системах с чётко выраженной спиральной структурой и, более того, вспыхивают преимущественно в спиральных рукавах. Поэтому звёзды, вспыхивающие как С.з. II типа принадлежат к молодым массивным звёздам.

Наряду со вспышками внегалактических С.з., интенсивно изучаются в нашей и близких к нам галактиках остатки вспышек сверхновых, которые образуются при взаимодействии выброшенной во время вспышки оболочки с околозвёздным или межзвёздным веществом. В ряде случае удалось обнаружить звёздные остатки вспышек - нейтронные звёзды. Наиболее ярким примером образования нейтронных звёзд при вспышках С.з. является Крабовидная туманность и содержащаяся в ней нейтронная звезда - пульсар. Они возникли в нашей Галактике при вспышке С.з. 1054 г. Генетическая связь между вспышками С.з. и образованием нейтронных звёзд указывает на принципиальную роль гравитационного коллапса в процессе вспышки.

Вспышки С.з. имеют фундаментальное значение для обмена веществом между звёздами и межзвёздной средой, для образования химических элементов (под воздействием мощных потоков нейтронов), а также для рождения первичных космических лучей.

В нашей Галактике С.з. вспыхивают, в среднем, не реже 1 раза в 100 лет, но их далеко не всегда можно наблюдать невооружённым глазом. После 1604 г. наблюдалась только одна С.з., видимая невооружённым глазом - это была С.з. 1987 г. в галактике Большое Магелланово Облако. В максимуме она достигла второй звёздной величины.

Характеристики Сверхновых, вспыхнувших в Галактике

Созвездие
Год вспышки
Звёздная величина, max
Центавр 185 -6(?)
Телец 396 -3
Скорпион 827 -10
Волк 1006 -8/-10
Телец 1054 -6
Кассиопея 1572 -4.1
Змееносец 1604 -2.2
Кассиопея 1667 ?
См.: Остатки вспышек сверхновых, Оболочки-гиганты.

Об использовании С.з. в астрологии см. Новые звёзды.