Сверхновая I

Дополнительным источником выделения энергии является испускание позитрона ядром 56Co. Позитроны, также как и γ-кванты,

нагревают вещество звезды.

Таким образом, кривые светимости сверхновых I-го типа определяются в значительной степени свойствами цепочки распадов 56Ni →56Co →56Fe. Излучаемая в виде γ-квантов энергия примерно на порядок

превышает все тепловое излучение сверхновых I-го типа. Масса, выбрасываемая в межзвездное пространство, составляет

~MСолнца.

Сверхновая I

Взрыв Сверхновой II

Если начальная масса звезды M >10M , конечной стадией ее

эволюции является взрыв Cверхновой. Массивная звезда проходит все этапы термоядерной эволюции, завершая «жизненный путь» гравитационным коллапсом.

Состоящая из элементов группы железа центральная область начинает сжиматься. Однако ядерные источники энергии уже исчерпаны, так как образовавшиеся в центре звезды атомные ядра имеют максимальную удельную энергию связи. Ядерный разогрев центральной части звезды прекращается, и она разогревается лишь за счёт выделяющейся при сжатии гравитационной энергии.

Компьютерное моделирование даёт следующую картину взрыва сверхновой, которая подтверждается наблюдениями.

При температуре 5 109 К существенную роль начинают играть

реакции расщепления под действием фотонов ядер группы железа на нуклоны и ядра гелия, например путем процесса:

56Fe → 134He + 4n –124.4 МэВ,

а также захват электронов свободными протонами и ядрами за счёт слабых сил, ведущий к образованию электронного нейтрино:

р + e−→ n + νе, (A, Z) + e−→ (A, Z−1) + νе.

Все эти реакции протекают с поглощением энергии и способствуют охлаждению центральной части звезды. Число электронов внутри звезды резко уменьшается, и там образуются нейтроны и нейтронно-избыточные нестабильные ядра. Давление вырожденного электронного газа в центре звезды уже не в состоянии противостоять силам гравитации. Звезда теряет устойчивость и начинается её коллапс – убыстряющееся свободное падение наружных оболочек на центр звезды. При этом скорость падения наружных слоёв достигает 109 см/сек.

В момент начала коллапса температура в центре звезды около 1010 К, а плотность 109-1010 г/см3.

Сверхновая II

Взрыв сверхновой II

Как только коллапсирующее ядро звезды достигает плотности ядерного вещества (1014-1015 г/см3) коллапс резко прекращается, так как при дальнейшем увеличении плотности звезды ядерные силы становятся отталкивающими. Температура ядра звезды поднимается до 1011 К. За счёт нейтронизации количество протонов и электронов внутри звезды значительно снижается, и соответственно многократно возрастает доля нейтронов, которые становятся основным составным элементом ядра звезды.

Падающие на ядро звезды внешние слои наталкиваются на плотный ядерный кор. Возникает отраженная волна давления, которая со скоростью, превышающей скорость звука в веществе звезды, проходит до её поверхности. Эта ударная волна имеет энергию порядка 1051 эрг и отбрасывает движущуюся к центру звезды материю наружу. Звезда из режима коллапса переходит в режим взрыва. Запертые в коре звезды электронные нейтрино двигаются за ударной волной и выходят из звезды за время ≈ 10 мс. Они уносят до 10% полной энергии

коллапса.

Ударная волна нагревает внешнюю оболочку до 109 К и она выбрасывается в окружающее пространство вместе с излучением и потоком нейтрино. Невидимая до этого звезда мгновенно вспыхивает. В максимуме светимости сверхновая излучает в единицу времени столько же энергии, сколько излучает целая галактика из обычных звезд.

Выброшенное взрывом вещество звезды уже содержит к этому моменту практически весь набор атомных ядер с А > 4. Именно за счёт этого происходит обогащение Вселенной тяжёлыми элементами.