Парно-нестабильная сверхновая — это самый мощный взрыв, который только может произойти во Вселенной. Кто-то может возразить «Но постойте, а как же Большой Взрыв»? Всё дело в том, что Большой Взрыв не был взрывом в привычном понимании этого слова и будь моя воля я бы переименовал его в Большое Расширение или что-то вроде этого. Название «Большой Взрыв» порождает множество заблуждений, связанных с восприятием большого взрыва как обычного взрыва. Но вернёмся к теме статьи.
Как многим известно, когда в массивных звёздах заканчивается топливо для поддержания термоядерных реакций они взрываются в виде сверхновых звёзд. После взрывов от звезды остается туманность с чёрной дырой или нейтронной звездой в центре.
Однако многие не знают, что существуют различные виды сверхновых. Один из таких видов — парно-нестабильная сверхновая. Такие сверхновые могут появиться только из очень больших звёзд, масса которых в 150-250 раз превосходит массу нашего Солнца. Совсем огромные звёзды (250 и более масс Солнца), напрямую коллапсируют в черные дыры без мощного взрыва.
Что приводит к взрыву парно-нестабильной сверхновой?
Как известно, внутри звёзд постоянно рождаются фотоны. Очень образно выражаясь, фотоны стремятся вырваться из звезды и давят на её внешние слои изнутри порождая внутреннее давление, но при этом внешние слои удерживаются гравитацией звезды.
Форма звезды в виде огромного шара как раз и обусловлена тем, где внутреннее давление фотонов приходит в равновесие с гравитацией звезды. Именно поэтому звёзды со временем увеличиваются в размерах: их масса и гравитация уменьшаются и внутреннее давление расширяет звезду.
Внутри парно-нестабильных звёзд начинают рождаться пары частиц и античастиц (обычно электронов и позитронов).
Этот процесс, по сути, обратен процессу аннигиляции материи и антиматерии. При столкновении двух высокоэнергетичных лучей света происходит превращение энергии в частицы: электрон и позитрон.
Результатом этого процесса становится то, что меньше фотонов давит на внешние слои звезды (ведь фотоны превратились в частицы и античастицы). Звезда начинает сжиматься.
Сжатие повышает внутреннее давление и температуру внутри звезды. Более горячая звезда порождает более мощные гамма-лучи, которые вновь расширяют звезду и она немного остывает. Затем вновь из-за создания пар частица-античастица звезда сжимается и так далее. Именно из-за постоянного противоборства этих сил звезду и называют парно-нестабильной.
В какой-то момент звезда начинает коллапсировать — внешние слои приобретают слишком сильный импульс, чтобы их могло остановить возрастающее с ростом температуры давление фотонов.
Это приводит к тому, что температура и давление растут до огромных значений и звезда сжигает всё топливо буквально за несколько секунд. В считанные мгновенья огромная масса вещества превращается в чистую энергию.
В результате происходит самый мощный из возможных во вселенной взрыв, по мощности превосходящий взрывы обычных сверхновых в сотни раз.
В результате взрыва парно-нестабильной сверхновой не остается буквально ничего, кроме некоторого количества тяжёлых элементов, образовавшихся в ходе термоядерных реакций.
Реальные наблюдения
Подобные взрывы во вселенной очень редки. Во-первых, настолько большие звезды встречаются не часто, а во-вторых, звёзды должны состоять почти только из водорода и гелия. Заметная доля более тяжёлых элементов в звезде делает парную нестабильность маловероятной.
В истории было несколько случаев наблюдения вспышек, которые могут быть идентифицированы как парно-нестабильные сверхновые.
В нашей галактике кандидатом на взрыв как парно-нестабильная сверхновая является Эта Киля А. Она находится на расстоянии 7500 световых лет от Солнца, но в случае если она взорвётся как парно-нестабильная сверхновая свет от неё будет настолько ярким, что позволит читать ночью, а сама она будет в течение нескольких недель видна на небе как второе Солнце.
Впрочем, уверенности в том, что Эта Киля А взорвётся как парно-нестабильная у нас нет. Возможно звезда успеет потерять достаточно массы до взрыва и тогда будет вспышка сверхновой типа Ib или Ic. Это тоже довольно мощные взрывы и они также будут видны с Земли невооружённым глазом, однако гораздо слабее, чем потенциальный взрыв парно-нестабильной сверхновой.
Ожидается, что Эта Киля А взорвётся в течении нескольких ближайших тысяч лет.
