Сверхновые и нейтронные звёзды и черные дыры

Астрофизики открыли особый тип (ІІ) сверхновых, вспышки которых отличны от обычных тем,  что  в центре умирающей звезды (больше, чем в 20 раз превышающей массу нашего Солнца; наличие в спектре линий водорода; её называют «гиперновая») рождается не нейтронная звезда, а черная дыра («коллапсар»)  и часть нейтронов как «несъеденной» черной дырой внешней оболочки звезды также выбрасывается в результате взрыва, что порождает сверхдолгую гамма-вспышку. Мощная струя («джет»), выбрасываемая вдоль оси вращения чёрной дыры, может создать направленный всплеск высокоэнергетического излучения.

А вот при обычном случае (если умирающая звезда немного меньше, чем в 20 раз превышающей массу нашего Солнца; отсутствие в спектре линий водорода), типе (І) сверхновой вспышка завершается рождением  нейтронной звезды, пульсара. Затем нейтронная звезда перерождается в кварковую, а уже потом – в черную дыру.

В обоих случаях также сохраняется все больше распыляющийся газовый остаток (remnant) сверхновой. 

Взрывная волна и струи нейтрино уносят вещество прочь от умирающей звезды в межзвёздное пространство. В последующем, остывая и перемещаясь по космосу, этот материал сверхновой может столкнуться с другим космическим «мусором», и возможно, участвовать в образовании новых звёзд, планет или спутников. Например, Земля состоит из вещества (тяжелых элементов; например, избыточное количества железа-60 в камнях, поднятых из глубин Тихого океана), образовавшегося в недрах доисторических звезд и выброшенного когда-то во взрывах сверхновых. Изучение продуктов распада короткоживущих радиоактивных изотопов показывает, что близкая сверхновая существенно повлияла на элементный состав Солнечной системы 4,5 миллиарда лет назад, и, возможно, даже вызвала формирование нашей планетной системы.

Статистические расчёты показывают, что вспышка сверхновой происходит в радиусе 10 парсек (33 световых года) от Земли каждые 240 миллионов лет, а в радиусе менее 10 парсек – каждые 100 миллионов лет.

Основным фактором воздействия сверхновой на биосферу планеты земного типа являются гамма-лучи. В случае с Землёй, гамма-лучи могут стать катализатором химической реакции в верхних слоях атмосферы Земли, в результате которой молекулярный азот окислится, что приведёт к уменьшению озонового слоя. В свою очередь, это сделает биосферу Земли уязвимой для ультрафиолетового излучения и космических лучей. Особенно сильно пострадают фитопланктон и биоценозы коралловых рифов, что значительно обеднит морские пищевые цепочки. По некоторым данным, 440 миллионов лет назад имел место взрыв гиперновой звезды вблизи Земли, в результате которого произошло Ордовикско-силурийское вымирание (исчезло более 60% морских беспозвоночных).

Свидетельствами относительно близких вспышек сверхновых являются остаток сверхновой в Геминга (примерно 550 световых лет, 300 000 лет назад) и Парусах (примерно 800 световых лет, 12 000 лет назад). Также в Парусах были обнаружены исходящие  гамма-лучи, являющиеся продуктом распада титана-44 (период полураспада примерно 60 лет), указывающие, что вспышка должна была состояться относительно недавно (около 1200 года нашей эры, т.е. в период Троянской войны, Тесея, Иисуса Навина, ольмеков и Срубной культуры), однако исторические свидетельства отсутствуют. Интенсивность потока гамма- и рентгеновских лучей указывают на то, что эта сверхновая вспыхнула относительно недалеко от Земли (200 парсек или 660 световых лет).

Некоторые известные звёзды на расстоянии нескольких сотен световых лет от Солнца могут стать сверхновыми в течение ближайшего тысячелетия. Одной из таких звёзд является Бетельгейзе, красный сверхгигант, находящийся на расстоянии 640 световых лет от Земли. Также ближайшей известной системой, в которой может произойти подобная вспышка, является IK Пегаса, но в настоящее время считается, что к моменту, когда возникнет непосредственная угроза вспышки, данная система удалится от Солнца на безопасное расстояние.

--------------------------------------

Скоро произойдет приход к Земле оболочки от взрыва сверхновой Сириуса В, который состоялся около 13 тыс. лет назад. Ранее облучение Земли результатами взрыва сверхновой привёл к росту радиоуглерода, вызвал заметное похолодание, называемое Малый Дриас 13 – 11,5 тыс. лет назад. И не столько само излучение взрыва повлияло небосредственно на Землю, сколько на находящиеся поблизости кометы.

Как результат, непосредственной причиной позднедриасовыой катастрофы стал метеорит, упавший в районе Квебека, на территории нынешней Канады, около 13 тысяч лет назад, около 12900 лет назад. Удар пришелся на территорию Северной Америки и вызвал там массовые пожары и огненные смерчи. Энергия удара поначалу повысила температуру только локально. Но она растопила большое количество пресной воды, содержащейся в североамериканских ледниках. Попадание пресной воды в Гольфстрим приостановило его течение, из-за этого температура в Северном полушарии понизилась, и на сей раз уже надолго.

Затем еще одна Сверхновая взорвалась - в созвездии Парусов около 11,51 тысяч лет назад. Взорвавшаяся звезда находилась на расстоянии около 800 световых лет от Солнца, что делает сверхновую Парусов одной из ближайших к Земле из известных сверхновых, по сравнению сверхновой 1054 в Крабовидной туманности (1килопарсек).

Поздний дриас ознаменовал собой переходный период между эпохой плейстоцена и нашей современной эпохой, известной как голоцен. Во время позднего дриаса наблюдалось резкое падение температуры практически во всём Северном полушарии. Это была самая недавняя и самая продолжительная пауза в постепенном потеплении земного климата. Чтобы дать вам представление об интенсивности похолодания, рассмотрим следующий пример. Гренландский ледяной керн GISP2 указывает, что в самый разгар эпохи позднего дриаса средняя температура была на 15 °C ниже, чем сегодня. Заметьте, однако, что повсеместное похолодание, имевшее место в тот период, не было равномерным. В то время как в некоторых регионах наблюдалось значительное похолодание (Сибирь, Европа, Гренландия, Аляска), другие регионы испытали относительное потепление (Северная Америка за исключением Аляски, а также "азиатская" сторона Антарктики).

Наряду со значительным падением температуры, другой основной характеристикой позднего дриаса было массовое вымирание: 35 видов млекопитающих (мастодонты, гигантские бобры, саблезубые тигры, гигантские ленивцы, шерстистые носороги и т.д.), а также 19 видов птиц вымерли за очень короткий период. По оценкам Хиббена в одной лишь Северной Америке погибло 40 млн. животных. В общей сложности погибли сотни миллионов мамонтов. Их останки были найдены по всей территории Северной части России: от Урала до Берингова пролива и даже на американском континенте (Аляска и Юкон). После этого осталось всего лишь два региона проживания мамонтов: остров Св. Павла (вплоть до 5600 лет назад) и остров Врангеля (до 4000 лет назад).

Человеческие популяции были уже довольно распространёнными в то время (юрок, хопи, като, араваки, тольтеки, инка ...) и по крайне мере одна из них - культура Кловис, населявшая Северную Америку - была стёрта с лица Земли в тот бурный период. Люди Кловис не были небольшим местным племенем; их поселения покрывали б;льшую часть Северной Америки, на что указывает географическое распределение их артефактов, в частности рифлёные копейные наконечники.

Кстати, локальное облако (пузырь), образовавшееся 13 тыс. лет назад от вспышки Сириуса В, расширяясь в направлении звёздного скопления Плеяды, вот только сейчас достигло Солнечной системы, что и обнаружил в 2009 г. спутник IBEX на расстоянии 500-2000 астрономических единиц от нас. Так что землян ожидает прощальный привет от Сириуса В, тем более, что Солнце именно движется прямо к этому локальному пузырю, в который Солнечная система и погрузится через 130-540 лет.

--------------------

Радиоактивная пыль, найденная в океанах и в Антарктиде, доказывает: Земля движется через гигантское облако, оставленное сверхновой звездой.
Подтверждается это тем, что в течение последних 33 тысяч лет из космоса на Землю непрерывно падает редкий изотоп железа (60Fe), выкованный во взрывах сверхновых (supernova explosions) в процесе нуклеосинтеза.  Он не производится на Земле или в Солнечной системе в значительных количествах. Но их существование в глубоководных отложениях свидетельствует о недавнем образовании из близких взрывов сверхновых.

Радионуклид Железо-60 было предметом нескольких исследований в течение многих лет. Его период полураспада составляет 2,6 миллиона лет - оно полностью распадается через 15 миллион лет. Поэтому любые образцы изотопа, найденные на Земле, должны были попасть на нашу планету извне, поскольку железо-60 не могло сохраниться со времен образования Солнца 4,57 миллиарда лет назад.

Ядерный физик Антон Валлнер из Австралийского национального университета ранее заявлял, что отложения железа-60 на морском дне, которые определяются двумя датами - 2,6 миллион лет назад и 6 миллион лет назад, свидетельствуют, что в эти периоды на нашу планету посыпались обломки сверхновых.

Но это оказался не единственный случай, когда изотоп, известный как железо-60, загрязняет нашу планету. Есть и другие доказательства. Одно нашли в антарктическом снегу и обнаруженое в нем железо-60 должно было выпасть на планету за последние 20 лет. Также железо-60 было обнаружено в космосе вокруг Земли.

Как известно, Земля сейчас движется через область, называемую Местным межзвездным облаком, состоящую из газа, пыли и плазмы. Но в внутри него есть локальные  сгустки с большей плотностью частиц, которые принято считать остатками ("эхом") от взрывов сверхновых звёзд. И Земля последние 33 тыс. лет проходит именно через одну из таких плотностей, которая и осыпается на Землю дождем из железа-60.

Изменяющиеся условия пересекаемой межзвездной среды, естественно, имеют влияние на климат Земли.

------------------

Черные дыры образуются из схлопнувшихся звезд, массивных объектов, сжавшихся до крошечной доли от первоначального размера. Гравитация вокруг них настолько сильна, что по расчетам Эйнштейна, вращающаяся черная дыра может тянуть пространство за собой, скручивая его как кусок ткани.
Чтобы проверить теорию трое ученых Стенфордского университета в 1959 году решили запустить гироскоп на земную орбиту. Они посчитали, что раз ось гироскопа фиксировано направлена в одно направление, а Земля тянет пространство за собой, то ось гироскопа тоже станет тянуться, изменив свою ориентацию.
4 точно работающих гироскопа было решено поместить в Гравитационный зонд Би, отправить в космос и измерить данные. Проект растянулся почти на 40 лет из-за множественных отказов NASA.
Более года зонд находился на орбите Земли. По итогам исследования полученные данные совпали с предсказанными Эйнштейном – гироскопы изменили направление. Земля – изменяет пространство.