ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ВО ВРЕМЯ ВСПЫШКИ НОВОЙ ЗВЕЗДЫ

Если стремиться предельно коротко объяснить все описанные изменения блеска и спектра новых, тоючень подходит фраза: «звезда раздувается и лопается». Действительно, вначале звезда увеличивается в размерах быстро, но не теряя своей целостности, т. е. происходит раздувание достаточно толстой оболочки, с оптической толщиной много большей единицы.

Когда размеры звезды увеличатся настолько, что ее диаметр в несколько сотен раз будет превышать солнечный, оболочка истончается и разбивается на многочисленные оптически тонкие газовые облака.

Движение этих облаков прочь от звезды происходит во все стороны, но с разными скоростями, и нередко особенно мощные выбросы имеют одностороннюю направленность. У некоторых медленных новых, уже спустя несколько месяцев после максимума, наблюдалось раздвоение звезды. Это не было явлением двойной звезды, но именно сгустками светящихся газов, выброшенными из звезды и проявившими себя как визуальные компоненты ее. Их существование длится недолго — месяцы или немногие годы, они постепенно ослабевают по мере удаления от выбросившей их звезды. Угловая скорость их удаления, будучи сопоставлена с линейной скоростью выброса, установленной из спектральных наблюдений, позволяет определить расстояние до новой (см. задачу 5). Вместе с тем при очень хороших условиях наблюдений новая звезда на достаточно поздних стадиях развития нередко выглядит как маленькая туманность обычно вытянутой формы (размером в несколько угловых секунд), в которой наблюдаются яркие конденсации, принимаемые за компоненты описанного рода. В дальнейшем рост этой туманности продолжается, иногда его можно проследить на протяжении многих десятилетий. Так, сгустки туманности вокруг N Per 1901 г. были сфотографированы на расстояниях от 36" до 57" от бывшей новой. Иную природу имеют более обширные туманности, возникающие вокруг новых и растущие столь быстро, что приходится допускать скорость в 100 000 км/с даже при заниженных оценках расстояния до новой. Правильным будет считать, что это не скорость расширения туманности, а скорость распространения света (точнее ее проекция на картинную плоскость), освещающего пылевые массы, расположенные вокруг новой. Совершенно естественно, что свечение такой туманности воспроизводит на все более далеких расстояниях от вспыхнувшей звезды всю историю ее вспышки и постепенно ослабевает вплоть до исчезновения.

Легко понять, что отделившаяся и постепенно истончающаяся оболочка новой подвергается различному облучению со стороны последовательно обнажающихся горячих подфотосферных слоев звезды. Развитие у одной и той же новой спектров разных родов и с признаками разной скорости движения указывает на существование нескольких выбросов или нескольких оболочек. Внутренняя оболочка, выброшенная с большей скоростью, догоняет внешнюю и увлекает ее. Мощный поток излучения изнутри также подгоняет атомы. При этом разные элементы получают различные приращения скорости, в зависимости от величины импульса, который несет с собой поглощаемый квант света , и массы атома.

Быстрые атомы догоняют оболочку и в свою очередь возбуждают столкновениями ее атомы. Несимметричные выбросы указывают на наличие магнитных полей.

Хотя измерения спектрофотометрической температуры новой очень затруднены наложением многочисленных эмиссионных полос на непрерывный спектр, все же с полной достоверностью отмечается падение температуры при продвижении новой к максимуму блеска (наименьшая температура — около 6—7 тыс. Кельвинов) и нарастание ее в последующих стадиях. По измерениям интенсивности полос излучения электронная концентрация в оболочках новых достигает в начальных фазах вспышки и — в конечных. При этом налицо сильное возбуждение, наиболее яркое выражение которого дает появление (в небулярной стадии) нормальных линий, в первую очередь [Fe X]. Запретный характер этих линий соответствует низкой плотности газа и излучения. Высокая ионизация указывает на высокую температуру, однако, не столь высокую как в короне. Температура новой (ее обнажившейся фотосферы) в эту пору порядка

Оценивая плотность выбрасываемых оболочек и их объем, можно прийти к оценке массы вещества, выбрасываемого новой во время вспышки. В разных случаях для этой величины получались значения — величины, незначительной по сравнению с массой средней звезды. Это обстоятельство, а также то, что после вспышки новая приходит в состояние, сходное с состоянием до вспышки, указывает на то, что вспышка новой не говорит о какой-либо существенной перестройке звезды. Пожалуй, более наглядно вспышку характеризует количество энергии, расходуемой звездой во время вспышки. Расход этот идет на отрыв оболочки от звезды и на ее разгон до большой скорости, на расширение оболочки и лучеиспускание. Последнее обычно составляет львиную долю всех энергетических затрат в процессе вспышки новой и достигает , что в раз превышает лучеиспускание Солнца в течение года. При температуре тепловая энергия газа составляет , так что у звезды с массой Солнца полная тепловая энергия достигает , не так уж сильно превышающей энергию сильной вспышки новой или многих вспышек при их повторяемости.

Энергетический расчет показывает, что не следует искать причину вспышки в тривиальных тепловых процессах. Нельзя их усматривать и в ядерных процессах, протекающих в глубоких недрах звезд, так как это выразилось бы в более крупных преобразованиях звезды, как, например, при вспышках сверхновых (см. дальше).

Как мы увидим сейчас, все новые звезды входят в состав двойных систем, что открывает новые пути для моделирования их вспышек через обмен вещества в системе. Полагаем, что сама новая является белым карликом, а спутник ее — нормальная звезда главной последовательности.

Последняя, проэволюционировав достаточно далеко, заполняет свою полость Роша и начинает обильно выбрасывать вещество в сторону белого карлика, который захватывает вещество, но не сразу, а через промежуточную стадию — образования вокруг себя плотного аккреционного диска, богатого водородом. Из внутренних частей диска вещество оседает на поверхность белого карлика во все большем количестве, уплотняется, разогревается до такой степени, что становятся возможными ядерные реакции либо протон-протон, либо даже углеродно-азотного цикла, который развивается быстрее, соответственно чему возникает очень эффективный и быстрый взрыв с выбросом вещества.

Другой вариант относит источник вспышки к внешним частям диска, к тому его месту, где газовая струя ударяет в него, образуя горячее пятно. Внутренние части диска, оседая, поддерживают свечение белого карлика, отдавая за счет кинетической энергии около в год. Именно столько отдает звезда-спутник диску. Но либо этот темп при невыясненных обстоятельствах усиливается до в год, либо возникает резкая неустойчивость внешних частей диска, который разрушается вокруг белого карлика. Продолжительность выброса от 0,01 до 0,1 года определяет потерю массы около . В этом варианте не белый карлик, а диск вокруг него открывает явление новой.

На диаграмме Г — Р новые располагаются между горячими звездами главной последовательности и белыми карликами пониженной светимости [см. главу II; впрочем, повторная новая WZ Стрелы имеет спектр белого карлика]. Учитывая, что кроме массы, теряемой во время вспышки, новая теряет ее, пребывая в стадии звезды Вольфа — Райе за время между вспышками, она действительно должна эволюционировать с потерей массы, т. е. с прогрессивным падением светимости вниз по диаграмме Г — Р от горячих нормальных звезд к белым карликам. Но это совершенно особая группа звезд на диаграмме. Кроме того, пространственное расположение новых (они составляют группу звезд, промежуточную между населением I и II типа) указывает на особое место новых в мире звезд.