Игорь Ярмизин - Человек перед Вселенной. Космос и картина мира

Такова жизнь и смерть таких, во всех отношениях «средненьких» звезд. Все тихо, спокойно, пристойно как-то. Живут долго, умирают в старости и без каких-либо эксцессов. Все по расписанию. Это такие травоядные Космоса.

Тут следует, однако, сделать одну оговорку. В прекрасной песне «Вершина» говорится, что «в горах ненадежны ни камень, ни лед, ни скала». В Космосе все обстоит аналогичным образом. Вот мы только похвалили белые карлики за стабильность, надежность и тут же спохватились: не такие уж они «положительные». Иногда даже взрываются. Тут у ученых возникает много вопросов, но на данный момент ситуация выглядит следующим образом: не во всех случаях покой гарантирован. Иногда нечто заставляет мирно почивавшего карлика очень резко набрать массу и перешагнуть предел Чандрасекара (по имени индийского ученого, вычислившего его), – 1,44 солнечной массы. После чего следует взрыв, называемый взрывом сверхновой I типа. Что такое это «нечто»? Это может быть вторая звезда в двойной системе, у которой карлик «ворует» материю. Или же столкновение двух «карликов». Звезда после такого взрыва полностью прекращает свое существование. Как минимум одна из двух. На ее месте остается горячее и светящееся облако из множества тяжелых элементов и раскаленной плазмы, которое продолжает сиять еще несколько тысяч лет перед тем, как полностью остынет и угаснет.

Бывает и по-другому. После столкновения суммарная масса укладывается в диапазон 1,5—3 солнечных масс, – ровно столько, сколько надо для образования нейтронной звезды. Это один из вариантов, хотя и не самый главный, образования нейтронных звезд.

Нейтронные звезды (пульсары)

Поначалу это обычные звезды, но значительно более массивные, нежели Солнце. Светят ярко, живут недолго. Однако после смерти их ждет другая жизнь, бурная и удивительная.

Нейтронная звезда пожирает обычную

Переход к ней вкратце выглядит так. Ядро звезды, о котором мы говорили, не превращается в холодного белого карлика, а продолжает сжиматься, пока материя не достигнет невообразимой плотности. Причина – большая масса, а значит, и большая гравитация. Если она превышает определенный предел, то сжатие продолжится, и в конце концов объект превратится в черную дыру (о них мы еще поговорим), а если нет, то сжатие останавливается, и возникает нейтронная звезда. Существует предел Оппенгеймера – Волкова, перейдя который начинает формироваться нейтронная звезда: 1,5 – 3 массы Солнца для остатка звезды после взрыва сверхновой или 25 – 30 масс для изначальной звезды.

Многие астрономы считают нейтронные звезды самыми интересными космическими объектами. Почему? Просто в них все физические параметры доведены до сверхэкстремальных значений, и все же продолжают существовать. В отличие от черных дыр, в которых, например, магнитные поля исчезают.

Теперь коротко о рождении нейтронной звезды. Продолжая гореть и сжиматься, ядро коллапсирующей звезды накапливает слой за слоем все новые элементы. Вскоре оно уже представляет собой структуру вроде луковицы. Где каждый слой соответствует определенному этапу развития. Снаружи – водородная оболочка, под ней – слои гелия, углерода, кислорода, кремния. А в центре – ядро, состоящее из сжатого газообразного железа, разогретого до нескольких миллиардов градусов. Оно уже спрессовано настолько плотно, что чайная ложка его тяжелее, чем целая эскадра линейных кораблей, но по-прежнему продолжает сжиматься. Однако наступает момент, когда дальнейшее сжатие становится невозможным. Оболочка ядра превращается в непробиваемую стену, от которой отскакивает притягивающееся к центру вещество из верхних слоев. Притягивается или падает внутрь оно с колоссальной скоростью – тысячи километров в секунду. Потом – столкновение с непреодолимым барьером, и далее происходит колоссальной мощности внутренний взрыв, который вызывает обратную ударную волну, несущуюся сквозь все слои наружу. При этом материя чудовищно раскаляется. В центре звезды температура достигает 50 миллиардов градусов. Ударная волна доходит до оболочки, прожигает ее и фонтан раскаленного газа вырывается в космос с бешеной скоростью, – свыше 40 тысяч километров в секунду. Звезда ярко вспыхивает. Это и есть «взрыв сверхновой». Завораживающее зрелище. Буквально за мгновение выделяется больше энергии, чем производят триллионы триллионов остальных звезд во всей Вселенной.

Но фантастическая по своим масштабам энергия разрушения дает начало новой жизни. Точнее, элементам, необходимым для нее. Железо превращается в кобальт, кобальт в никель и так далее. Это настоящая «фабрика металлов», мега- металлургический завод.

К слову замечу, что, согласно последним данным, все же самые тяжелые элементы, – золото, платина, торий, плутоний, уран и др. – получаются не при взрыве сверхновой, как считалось ранее, а в результате другого, еще более масштабного и апокалиптического события – столкновения нейтронных звезд. Как подсчитали ученые, в среднем после каждого такого столкновения в космос выбрасывается только золота пусть немного, по космическим меркам, но все же массой 10 лун. Напомню, что Луна весит 7*10 22 кг, т.е. получаем 7*10 23 кг или 700 триллионов миллионов тонн (общей стоимостью 10 октильонов долларов, т.е. 100 трлн в квадрате). Недавно при помощи новой, рождающейся на наших глазах науки – астрономии гравитационных волн – было зафиксировано такое столкновение нейтронных звезд (в реальности оно произошло 130 миллионов лет назад, просто излучение дошло до нас только что). Выброс металлов составил по весу 60 тысяч масс Земли, из них 10%, то есть 6000 Земель – это золото и платина. Представить только: 6000 планет, состоящих из золота и платины. Золотые горы и платиновые леса, золотой вулкан извергается платиновой лавой… Так что золото – это не просто драгоценный металл, а еще и посланец из адского ада, в котором оно родилось.

В отличие от подавляющего большинства процессов, происходящих во Вселенной, взрыв сверхновой длится меньше мгновения, – десятые доли секунды… А потом все стихает, адское пламя перестает бушевать, на его месте остается труп. Но это уже не безобидный белый карлик. Это – нейтронная звезда, шар диаметром всего 10—20 километров (диаметр Солнца – более 1,4 миллиона километров). Обычный, нормальный, хорошо представимый каждым из нас «земной» размер. Какие-то пару часов пробежки трусцой. А на автомобиле так и вовсе за несколько минут можно проехать. Но на этом все обычное и заканчивается. Под воздействием гравитации отрицательно заряженные электроны «вдавливаются» в положительно заряженные протоны и образуют нейтроны. Из ядра формируется нейтронная звезда – плотный сгусток так называемой «экзотической материи» массой в полтора-два Солнца. Температура внутри него колеблется от 10 до 100 миллиардов (!) градусов. Сила тяжести на поверхности в 100 миллиардов раз больше, чем на Земле. Кто и сколько бы весил, попади он туда, каждый может посчитать сам, исходя из средней плотности вещества в 2,8*10 14 г/см 3. В центре же оно раз в 10—15 плотнее даже атомного ядра. Такова сила сжатия!