Карл Саббаг - Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки

А находится там то, что осталось от взорвавшейся звезды, — так называемая нейтронная звезда. Ее диаметр — примерно 20 километров. Это поперечник Лондона от пригородов и до пригородов или длина Манхэттена от его южной оконечности и до Бронкса.

Означенная звезда, представляющая собой сферу, «весит» примерно в два раза больше Солнца. А масса Солнца, в свою очередь, в 330 000 раз больше массы Земли. Получается, мы должны представить себе сферу размером с Лондон или Манхэттен, но по «весу» в сотни тысяч раз превосходящую нашу родную планету.

И это еще не все. Оказывается, эта небесная сфера вращается, причем довольно быстро. Только вдумайтесь: нейтронная звезда в сердце Крабовидной туманности совершает 30 полных оборотов в секунду. Если бы вы стояли, например, в Ричмонд-парке [8] Ричмонд-парк — лесопарковая зона, расположенная на юго-западе от Лондона. (Прим. ред.). , а рядом вращалась поверхность нейтронной звезды, посаженной на место британской столицы, то эта поверхность неслась бы мимо вас со скоростью шесть с половиной миллионов километров в час. (Можете отнестись к этому факту как к парадоксу Ферми [9] Парадокс Ферми касательно возможности существования внеземных цивилизаций формулируется просто: «Если они ТАМ [т. е. во Вселенной] есть, то почему их нет ЗДЕСЬ?». (Прим. ред.). — см. главу «Сколько в Чикаго фортепианных настройщиков?» — и поразмыслить над ним на досуге.) Это, разумеется, намного меньше скорости света (около миллиарда километров в час), но тоже весьма внушительная скорость, особенно для вращающегося объекта с такой массой.

Конечно, в действительности, если бы вас угораздило оказаться рядом с поверхностью этой нейтронной звезды и вы смогли бы выдержать исходящие от нее жар и рентгеновское излучение, вас втянуло бы силой тяжести в центр звезды, а каждую молекулу вашего тела разорвало бы на составляющие ее атомы. К счастью, вы не успели бы этого почувствовать, поскольку все произошло бы так быстро, что болевой сигнал не продвинулся бы по нервным волокнам и на миллиметр.

Американская певица Джони Митчелл в свое время написала песню «Мы — звездная пыль», и это название, пожалуй, можно было бы счесть просто красивой метафорой, наподобие «Мы построим лестницу в рай» [10] Имеется в виду известнейшая песня «Я построю лестницу в рай» из фильма Винсента Минелли «Американец в Париже» (1951); музыка Джорджа Гершвина, слова его брата Айры Гершвина. (Прим. ред.). или «Поймай упавшую звезду» [11] «Поймай упавшую звезду» (1957) — знаменитая песня Пола Ванса и Ли Покрисс в исполнении Перри Комо. (Прим. ред.). , если бы не тот факт, что Митчелл также пела об «углероде возрастом в миллиард лет», давая понять, что знает, о чем говорит.

Химические элементы, образующие наше тело, в том числе железо в крови и кальций в составе костей, за одним-единственным исключением возникли совсем в другом теле — в бушующем теле звезды. А исключение — это водород, самый распространенный элемент во Вселенной, который запустил процесс формирования всех звезд и до сих пор подпитывает ближайшую к нам звезду — наше Солнце. Водород — простой по строению элемент; представьте себе ядро-протон, вокруг которого по орбите вращается другая частица — электрон, хотя современным ученым такая модель видится чересчур упрощенной. Водород — своего рода кирпичик, из которого строятся все остальные химические вещества, обладающие бо́льшими количествами ядерных частиц и большими количествами электронов.

В ходе событий, составляющих жизненный цикл некоторых звезд, атомы водорода под высоким давлением объединяются и образуют более тяжелые элементы, например гелий, а тот, в свою очередь, при высоких давлении и температуре образует углерод и кислород. К этой стадии изначальные атомы, состоящие из одного протона и одного электрона, объединяются в более крупные атомы: у некоторых по шесть протонов и электронов (углерод), у других — по восемь (кислород). По мере того как звезда становится все более и более плотной, сила тяжести спрессовывает эти атомы, соединяя их в единое целое и производя новые, еще более тяжелые химические элементы, и так происходит вплоть до образования железа. У атомов железа по 26 протонов и электронов, на этом процесс столкновения атомов и слияния их под давлением в атомы с более высокой атомной массой прекращается. Железо начинает накапливаться в ядре звезды, это ядро делается все тяжелее и тяжелее, пока звезда не разрушается под своим собственным весом.

На эволюцию звезды от газообразного состояния (водород) до образования «твердого» железного ядра уходит примерно 10 миллионов лет, но с гибелью звезды все результаты этой огромной работы идут насмарку менее чем за секунду. Ударная волна распространяется из центра звезды, взрывая наружные оболочки, содержащие целый ряд элементов, которые являют собой промежуточные стадии на пути от водорода к железу: само железо, кремний, кислород и углерод. При взрыве в течение нескольких дней выделяется невероятное количество света и других видов энергии; это явление можно увидеть с Земли в телескоп, оно получило название «сверхновой» — сначала наблюдаемая с Земли звезда становится во много раз ярче, а потом гаснет.

Химические элементы, образовавшиеся в недрах одной звезды, распространяются в космическом пространстве и формируют другие звезды, например наше Солнце, которое возникло из облака материи, притянутого силой тяжести к некой центральной точке. Некоторые элементы этого облака сгустились, образовав планеты, в том числе и Землю, таким образом, более тяжелые (имеется в виду все, что тяжелее водорода) элементы, которые прежде содержались в наружных оболочках звезды, обрели последнее пристанище на поверхности Земли и в ее атмосфере. А оттуда понадобился всего лишь один шажок, чтобы небольшое количество этой «звездной пыли» стало частью наших тел в следующих пропорциях: кислород (65 %), углерод (18 %), азот (3 %), кальций (1,5 %), фосфор (1 %), калий (0,35 %), сера (0,25 %), натрий (0,15 %), магний (0,05 %), а также медь, цинк, селен, молибден, фтор, хлор, йод, марганец и железо (все вместе 0,70 %).

А вот имеющийся в наших телах водород —10 % от общей массы — вряд ли произошел от взрыва далекой звезды, газообразного водорода хватает повсюду, он в большом количестве содержится в межзвездном пространстве. Так что, возможно, слова песни Джони Митчелл стоит слегка подкорректировать: «Мы на 90 % звездная пыль».

Эффект Доплера (см. главу «Нечестно по отношению к Бёйс-Баллоту?») — один из главных инструментов в астрономии. Именно благодаря ему мы пришли к пониманию факта, что Вселенная расширяется: световые волны, доходящие до нас от отдельных звезд и галактик, ближе к красной части спектра, чем можно было ожидать, а происходит это из-за так называемого «красного смещения», когда источник света удаляется от наблюдателя. Красное смещение света сродни понижению частоты звуковых волн, когда источник звука удаляется от слушающего.