Белые карлики. Будущее Вселенной

Эти превращения могут завершиться разными путями. Часть выброшенной материи выйдет на орбиты, целиком окружающие звездную пару, и образует плоское вращающееся кольцо, которое называется диском экскреции (позднелатинское слово excrētiō переводится как «выделение»; отсюда же, простите, экскременты). В особых обстоятельствах звездная пара может утонуть в шарообразном газовом облаке, порожденном ушедшей в пространство плазмой. Однако каждая из звезд имеет шансы обзавестись собственным кольцом поменьше и поплотнее — аккреционным диском (от лат. accrētiō — прирост). Возможны и более экзотические сценарии — такие как столкновение и слияние звезд или «съедение» соседки более крупной звездой.

До сих пор речь шла о нормальных звездных парах, но это условие не обязательно. Для запуска аккреции достаточно, чтобы лишь один из партнеров обладал газовой оболочкой, способной раздуться и уйти сквозь горловину полости Роша. Поэтому аккреция возникает и в двойных системах, объединяющих обычную звезду с компактным телом из вырожденной материи (белым карликом либо нейтронной звездой) и даже с черной дырой. Кстати, аккреционные диски впервые обнаружили при наблюдении белых карликов, имеющих в компаньонах обычные звезды. Такие процессы нередко приводят к очень экзотическим исходам — например рождению рентгеновского пульсара при аккреции на сильно намагниченную нейтронную звезду. Однако нас интересуют лишь различные сценарии рождения взрывающихся звезд. Они практически всегда реализуются при аккреции вещества водородной оболочки звезды-донора на белый карлик. Тесные двойные системы, состоящие из белого карлика и звезды главной последовательности (чаще всего не слишком массивной), называются катаклизмическими переменными. Они проявляют себя нестабильным излучением — отсюда и название. Вот о них и поговорим.

18. Взрывы и сверхвзрывы

Классические новые звезды, или просто новые, вспыхивают в результате падения вещества аккреционного диска на поверхность белого карлика со скоростью около 1000 км/с. Аккреционный диск почти полностью состоит из водорода и посему может служить топливом термоядерных реакций. Для этого нужно, чтобы водород разогрелся до критической температуры порядка 10 млн K. Поскольку эти реакции интенсивно выделяют энергию, на поверхности белого карлика образуются ударные волны, которые буквально взрывают его внешний слой и выбрасывают сверхгорячую плазму в окружающее пространство. Светимость системы в течение нескольких суток возрастает на 3–6 порядков и достигает 100 000 светимостей Солнца. По завершении вспышки белый карлик начинает копить на поверхности новый запас водорода, который со временем станет топливом для очередного взрыва. Согласно теории, классические новые могут загораться с интервалом в 10 000 лет, но до сих пор этого еще не наблюдали — история астрономии значительно короче.

Другой вид катаклизмических переменных — повторные новые. Это весьма редкие «звери космического зоопарка», в нашей Галактике таких отловили всего десяток. Они увеличивают яркость в среднем не больше чем тысячекратно, зато вспыхивают каждые 10–100 лет. Механизм таких вспышек пока в точности неизвестен. Предполагают, что они возникают при интенсивной (до одной десятимиллионной массы Солнца в год) аккреции водорода на поверхность самых тяжелых белых карликов, чья масса лишь немногим меньше предела Чандрасекара.

Еще один интересный подкласс — симбиотические новые. Эти катаклизмические переменные отличаются очень широким спектром излучения, который охватывает большинство диапазонов электромагнитных волн. Они возникают в парах, состоящих из пульсирующего красного сверхгиганта на последней стадии своей эволюции и молодого, а потому очень горячего белого карлика средней массы. Звезда-донор в заключительной фазе интенсивно сбрасывает вещество оболочки и приближается к превращению (через несколько миллионов лет) в белый карлик. Полагают, что именно этот процесс лежит в основе специфического характера спектра симбиотических новых, хотя многие детали еще не ясны.