Новая или сверхновая? Как звёзды взрываются на наших глазах 🌟

«На небе зажглась новая звезда» — эту фразу мы часто слышим в новостях астрономии. И звучит она действительно загадочно. Как это — новая? Разве звёзды могут появляться прямо на наших глазах?

Оказывается, могут. Точнее, не появляться, а вспыхивать. В астрономии есть два похожих, но очень разных процесса: новые и сверхновые звёзды. В обоих случаях на небе внезапно загорается яркий объект там, где раньше ничего не было видно. Но причины этих вспышек совершенно разные.

Новая звезда — это не рождение светила, а вспышка на поверхности уже существующей звезды в двойной системе. В такой системе белый карлик — плотный остаток сгоревшей звезды — перетягивает на себя водород от звезды-компаньона. Водород накапливается, сжимается, нагревается, и в какой-то момент начинается неконтролируемая термоядерная реакция. Происходит мощный взрыв на поверхности, но сама звезда при этом не разрушается — она просто сбрасывает излишки вещества в яркой вспышке, которая может длиться от нескольких дней до нескольких месяцев. Затем система возвращается в исходное состояние, и цикл может повториться через десятки или сотни лет.

Яркий пример такой звезды — T Северной Короны (T CrB), которую астрономы ждут со дня на день.

К этому же типу относится звезда N Cas 2021 (V1405 Cas). Её открыл 18 марта 2021 года японский астроном-любитель Юдзи Накамура. Узнав об этом, я решила проверить свои архивы: я снимала этот участок неба в ноябре 2020 года. И действительно — на снимках, сделанных 11 мая 2021 года, я увидела яркую звезду там, где ещё год назад ничего не было. К тому моменту V1405 Cas достигла пика около +5,2m и стала видна даже невооружённым глазом.

Звезда находится в живописном месте — рядом с рассеянным скоплением M52 и эмиссионной туманностью NGC 7635 «Пузырь», что очень помогло мне сориентироваться на снимках.

Интересный факт: V1405 Cas вела себя нестандартно. Вместо быстрого спада яркости, характерного для большинства новых, она пережила второй пик. Астрономы до сих пор спорят, почему так произошло.

Иногда новые сохраняют яркость лишь несколько дней, а иногда ими можно любоваться месяцами. Но мне повезло запечатлеть её в самый разгар.

Сверхновая — это совсем другая история. Это не просто вспышка на поверхности, а полная и безвозвратная гибель звезды. Это одно из самых мощных событий во Вселенной: за несколько дней сверхновая может выделить столько же энергии, сколько наше Солнце за всю свою 10-миллиардную жизнь.

Учёные выделяют два основных сценария взрыва сверхновой:

1. Термоядерный взрыв белого карлика (Тип Ia)

Это происходит в двойной системе, похожей на ту, что рождает новые звёзды. Но здесь белый карлик накапливает водород до критической массы — предела Чандрасекара (около 1,4 массы Солнца). Когда масса становится слишком большой, давление и температура в ядре достигают таких значений, что углерод и кислород начинают гореть мгновенно по всему объёму звезды. Происходит термоядерный взрыв, который полностью разрушает карлик. От звезды не остаётся ничего, кроме расширяющегося облака газа.

Такие сверхновые очень важны для астрономии, потому что они всегда имеют примерно одинаковую светимость. Их называют «стандартными свечами» — по ним можно измерять расстояния до далёких галактик.

2. Коллапс ядра массивной звезды (Тип II, Ib, Ic)

Это смерть очень массивных звёзд, тяжелее 8 масс Солнца. Внутри таких гигантов идут термоядерные реакции, которые создают всё более тяжёлые элементы: водород → гелий → углерод → неон → кислород → кремний → железо. На стадии железа синтез прекращается, потому что для слияния ядер железа требуется больше энергии, чем выделяется.

Ядро звезды перестаёт вырабатывать давление, которое удерживает внешние слои. И тут внешние оболочки, массой в несколько Солнц, с колоссальной скоростью обрушиваются в центр. Происходит ударная волна, которая разносит звезду в чудовищном взрыве. Ядро при этом сжимается до состояния нейтронной звезды или, если масса слишком велика, чёрной дыры.

И мне снова повезло ощутить это чудо, когда в мае 2023 года астрономический мир всколыхнула новость: в галактике M101 «Вертушка» вспыхнула сверхновая. Её обнаружил японский астроном Коити Итагаки 19 мая 2023 года. Объект получил обозначение SN 2023ixf.

У меня уже были снимки M101 от 24 апреля 2020 года — они стали идеальным «до» для сравнения. 21 мая 2023 года я направила свой телескоп на Вертушку. Оборудование было таким: Newton 200/1000, камера Canon 60D, корректор комы Explore Scientific HR, монтировка SkyWatcher EQ5. Я сделала 93 снимка по 30 секунд при ISO 3200. Обработала их, сложила в единое изображение и наложила на снимок 2020 года.

И вот она — SN 2023ixf! На месте, где раньше была пустота, зажглась яркая звезда. Яркая, отчётливая точка прямо в спиральном рукаве галактики. На старом снимке её нет, на новом — она здесь.

В момент открытия блеск звезды составлял +14,9m, но уже через несколько дней он достиг +10,8m, что позволило наблюдать её даже в любительские телескопы.

Сейчас, спустя время, SN 2023ixf уже значительно потеряла яркость, и за ней уже не следят так активно — в этом нет необходимости, ведь сверхновая взрывается лишь раз. Но для меня этот снимок останется напоминанием о том, как я увидела свет, который шёл к нам 21 миллион лет.

А для тех, кто хочет следить за новыми звёздами (они могут вспыхивать повторно) и другими переменными объектами, существует сайт AAVSO (aavso.org) — Американская ассоциация наблюдателей переменных звёзд. Там собраны данные тысяч наблюдателей по всему миру. В поле "Pick a Star" можно ввести название звезды, например V1405 Cas, и увидеть график изменения её яркости за любой период. Это огромный ресурс для всех, кто хочет быть в курсе того, что происходит на небе прямо сейчас.