Ниже — сжатое, но содержательное сравнение эволюции звезды 1 M☉ и 20 M☉ от протозвезды до конечного состояния, затем — какие наблюдаемые признаки позволяют судить о сильной потере массы / типе взрыва / образовании чёрной дыры и какие физические процессы наиболее критичны для моделей.

1) Эволюционные пути и временаcлабы $ориентировочно$

1 M☉ $солнечнаязвезда$

Протозвезда → пред‑главная последовательность $Hayashi$: время свёртывания ~10^7—3×10^7 лет $ПМС10–30Myr$.Главная последовательность $горениеHвядре$: ≈10^10 лет $порядок10Гр$.Пост‑ГПС: субгигант → красный гигант $Hоболочкагорит$: ~10^8—10^9 лет этапы.Гелиевый флеш → горизонтальная ветвь / «красный клёц» $He‑ядрогорит$: ≈10^8 лет.Асимптотическая ветвь гигантов $AGB$: термические пульсации и мощные ветровые потери, ≲10^7—10^6 лет.Последний акт: потеря внешних слоёв → планетарная туманность + белый карлик $CO‑WD$ с массой ~0.5–0.7 M☉.Итог: белый карлик + остатковая масса; никакого взрыва коллапса.

20 M☉ $массивнаязвезда$

Протозвёздная стадия очень быстрая: τ_PMS ~10^4—10^5 лет $объектбыстровыходитнаглавнуюпоследовательность$.Главная последовательность $O/B$: τ_H ≈ 5–10×10^6 лет $несколькомиллионовлет$.Пост‑ГПС: быстрое расширение в супергигант $красныйилисиний—зависитотмассовыхпотерьивращения$; He‑горение ~10^5—10^6 лет.Последовательные стадии «финального горения» тяжёлых элементов идут очень быстро:C‑горение: ≲10^3 лет,Ne‑, O‑, Si‑горение: от лет/месяцев до дней,Si‑горение и образование Fe‑ядра: дни.Конец: образование железного ядра → коллапс и взрыв $core‑collapse$. Возможные исходы:Взрыв суперновой типа II $еслиудаётсяоживитьудар$ — обычно оставляет нейтронную звезду,Частичный/сильный fallback → образование чёрной дыры,В ряде случаев «неудачная» сверхновая $failedSN$: слабый/отсутствующий оптический взрыв и прямой коллапс в чёрную дыру.Итог: либо нейтронная звезда $еслиуспешноевзрывание$, либо чёрная дыра $присильнойпотеремассы/fallback/прямомколлапсе$. Конечная судьба сильно зависит от масс потерь и внутренней структуры перед коллапсом.

2) Ключевые отличия между 1 M☉ и 20 M☉

Источники энергии и этапы горения: у 1 M☉ — долгие H → He → AGB $двухступенчатое$, у 20 M☉ — быстрое последовательное горение вплоть до Fe.Массовые потери: пренебрежимо малы на MS для 1 M☉, огромные на AGB; у 20 M☉ — сильные OB/WR ветры и возможные переменные/эруптивные эпизоды $LBV$, что определяет остаточную массу перед коллапсом.Конечный объект: WD $1M☉$ vs NS или BH $20M☉$.Временные шкалы: гигантская разница — миллиарды лет для 1 M☉ против миллионов и даже дней/часов для последних стадий 20 M☉.

3) Наблюдаемые признаки массовой потери массы $передивпозднихстадиях$

Спектральные признаки ветра: P Cygni‑профили в UV/оптическом — скорость и плотность ветра; широкие эмиссионные линии у WR‑звёзд.Инфракрасное излучение и избыток $IRexcess$: пыль в выброшенной оболочке $AGB,LBV$.Рентген/радио при взаимодействии выброшенного вещества со средой: сильное взаимодействие CSM даёт яркое радио/X‑ray.Узкие эмиссионные линии в спектре сверхновой до/в момент взрыва → признак плотной околосверхновой среды $типIIn$.Наблюдение предшественника в архивах $HST,Spitzer$: можно увидеть звезду и оценить её спектральный тип и яркость, следовательно — массу и стадию, иногда — признаки недавних вспышек/эрупций.Временные события $эрозии,LBV‑взрывы$: крупные, быстрые выбросы массы $например,\eta Car‑подобные$ оставляют плотные оболочки, заметные позже как сильная CSM‑интеракция при взрыве.

4) Как отличить родившуюся сверхновую типа II, сильную потерю массы и формирование чёрной дыры $наблюдательно$

Тип II‑SN $наличиеводородавспектре$:
II‑P $плато$ → толстая водородная оболочка у RSG; характерное плато света ≈80–120 дней. Часто умеренно яркие, 56Ni‑масса умеренная.II‑L / IIb → частично удалённая H‑оболочка; более быстрое падение; IIb → почти лишённый H → трансформация в Ib.IIn → узкие линии, сильная CSM‑интеракция → признак недавней интенсивной потери массы.Количество 56Ni $оценимпохвостовойчастисветовойкривой$: небольшая масса 56Ni → слабее оптическая светимость на поздних стадиях; малый 56Ni может свидетельствовать о неудачной/слабой взрыве + возможном fallback.Нейтрино: всплеск нейтрино — стопроцентный признак коллапса ядра $SN1987A$. Наблюдение большого нейтринного сигнала однозначно указывает на ядропадающий коллапс $ипроисходившийвзрыв/коллапс$, можно отличить успешное возбуждение ударной волны от «молчалого» коллапса по времени/энергии, но детали зависят от детекторов.«Исчезающая» звезда / слабая транзиентность: если до/после наблюдений удаётся установить, что звезда исчезла без яркой типичной SN $илибылаоченьслабаявспышка$, это указывает на прямой коллапс в чёрную дыру $примеркандидата:N6946‑BH1$.Поздние спектры $неонбулярные/хвостовые$: даёт информацию о нуклеосинтезе $массазон,мас‑cut$, что помогает судить о том, сколько материала выброшено и сколько ушло в остаток.Рентген/радио и поздняя светимость: сильное взаимодействие CSM → IIn. Отсутствие мощной оптической SN, но есть долгоживущая IR/Radio вспышка — тоже признак плотной CSM и сложной потери массы.Наличие или отсутствие компактного объекта: обнаружение пульсара / радио/КС источника, пульсирующей ветви $PWN$ указывает на нейтронную звезду. Если после достаточного ожидания нет следов остатка и/или динамика бинарной системы даёт массу компактного объекта >~3 M☉ — BH.Гравитационные волны: очень трудно обнаружить при обычном коллапсе, но сильная несимметричная ротация или слияния остатка дадут GW‑сигнал.

5) Признаки «fallback» и образования чёрной дыры

Низкая оптическая яркость SN $низкая56Ni$, быстрое затухание — возможный признак, что большая часть материи «упала» обратно и не выброшена.Узко/широко смещённые неонбулярные линии и асимметрии — указывают на несимметричный выброс и fallback.Наблюдение исчезновения предшественника без яркого SN $см.failedSNкандидаты$.Поздняя аккреция на сформированную чёрную дыру — слабые, долгоживущие X‑ray/IR сигналы.

6) Какие физические процессы наиболее критичны для моделей $игдесамыебольшиенеопределённости$

Массовые потери $winds,LBV‑эрупции,взаимодействиевбинаре$ Прескрипции массовых потерь $иучётклумпингаветра$ напрямую определяют остаточную массу и структуру перед коллапсом. Ошибки здесь приводят к неверным предсказаниям типа SN и конечного остатка.Вращение и магнитные поля
Перераспределение углового момента, магниторотационная трансплантация — важны для предсказания скоростей вращения ядра, возможности магнитно‑вращательного взрыва, GRB и для формирования аккреционных дисков при коллапсе $важнодляBHиджетов$.Конвекция и смешивание $overshooting,semiconvection,thermohaline$ Определяют массу ядра, профиль плотности, границы зон горения — ключевой фактор для «взрывобезопасности».Нуклеосинтез и скорости ядерных реакций
Особенно реакции C, O, Ne и т.д., которые влияют на структуру ядра и его эволюцию.Транспорт энергии и нейтрино‑физика в коллапсе
Детальное моделирование нейтринного транспорта $multi‑Dгидродинамика,конвективные/станционныеэффекты$ решает, произойдёт ли успешный взрыв; сюда входят микрофизика нейтрино‑опаков и взаимодействия.Эксплозионная механика $multi‑Dгидродинамика,SASI,турбулентность$ Одномерные модели часто не дают успешного бонуса; 2D/3D симуляции показывают, что многомерность критична.Бинарность и массовый обмен
Огромное число звёзд — в бинарных системах. Отдача/поглощение массы сильно меняет судьбу и тип сверхновой $можнополучитьIb/cсменьшимпервоначальныммассой$.Оптические свойства и радиационный перенос
Для связывания моделей с наблюдениями нужно точное моделирование спектров/световых кривых $учётлинии,пыли,светоперегиба$.

7) Практические наблюдательные инструменты и следы, которые астрономы используют

Предэксплозионные изображения $HST,Spitzer,JWST$ — определяют подлинный тип предшественника.Оптические спектры и световые кривые → тип SN $II‑P,II‑L,IIb,IIn,Ib/c$ и масса водородной оболочки.Нейтринные детекторы $Super‑K,IceCube,JUNO$ — прямой детектор коллапса ядра.Рентген/радио $CSM‑интеракция,аккрециянаостаток$.Поздние неонбулярные спектры → распределение элементов / mass cut / 56Ni.Параллакс/астеросейсмология/габаритные наблюдения предшественника → масса, радиус, стадии эволюции.Наблюдение «исчезновения» звезды $см.мониторинггалактик$ — кандидат «failed SN».

8) Примеры/иллюстрации

SN1987A: progenitor ≈ 18–20 M☉ $синийсверхгигант$ — классический случай массивной звезды, которая дала яркую SN II, нейтринный всплеск был зарегистрирован.N6946‑BH1: кандидат «исчезнувшей» RSG $\approx 25M☉?$, где звезда в оптике исчезла, но был слабый IR‑транзиент → кандидат прямого формирования BH.η Car: пример массивной звезды с сильными эрупциями потери массы, которые позже сильно влияют на поведение при взрыве.

9) Короткие рекомендации для моделирования / интерпретации наблюдений

Всегда учитывать бинарность: многие «странные» типы SN объясняются передачей массы.Чувствительность исхода к presupernova структуре $ядро+оболочки$ — уделять внимание смешиванию и массопотерям.Использовать многомерные модели для коллапса и для предсказания асимметрий $ониважныдлянаблюдаемыхэффективныхпараметровидлявероятностиобразованияNSvsBH$.Сопоставлять световые кривые + спектры + предэксплозионные снимки + поздние наблюдения $X/Radio$ для надежной реконструкции сценария.

Краткая сводка

1 M☉: долгое, спокойное развитие → AGB → потеря оболочки → CO‑белый карлик. Никакого core‑collapse.20 M☉: быстрая эволюция → супергигант → железное ядро → коллапс: возможны SN II $есливзрывуспешен$ или образование BH $присильномfallbackилипрямомколлапсе$. Решающее влияние имеют массовые потери, вращение/магнетизм, смешивание и нейтринная/гидродинамическая физика коллапса.Наблюдательно: спектры и световые кривые $типSN,56Ni$, предэксплосионные данные, нейтрино, исчезновение предшественника, X/Radio‑сигналы и поздние неонбулярные спектры — дают ключ к разгадке, но многие случаи остаются неоднозначными из‑за неопределённостей в моделях $особенномассовыепотериимеханизмвзрыва$.

Если нужно, могу:

привести таблицу с типичными числовыми значениями времён/скоростей ветра/массоотдач для разных стадий,разобрать конкретный наблюдаемый пример $SN1987A,N6946‑BH1,типичнуюII‑P$ детальнее,показать, какие наблюдения сейчас наиболее приоритетны для разрешения проблемы «когда образуется чёрная дыра».