Филип Плейт - Смерть с небес. Наука о конце света

В человеческих масштабах высвобождаемая энергия колоссальна, но все равно она меньше, чем при вспышке сверхновой, и это событие называется просто новой . Взрыв практически никак не влияет на белого карлика — количество материи, сдуваемой во время этого события, всего в несколько сотен раз больше массы Земли [25] Обратите внимание на слово «всего». Астрономия легко обращает в пыль наше понимание масштаба. Для нас масса Земли может казаться огромной, но это всего лишь одна миллионная доля массы белого карлика. , то есть гораздо, гораздо меньше, чем масса звезды, и, следовательно, цикл может повторяться до тех пор, пока красный гигант питает белого карлика.

Однако, если поток материи от красного гиганта перетекает медленней, это меняет дело. Газ не будет скапливаться так быстро в одном месте и взрываться. Вместо того он будет распределяться по всей поверхности белого карлика, образуя вокруг него оболочку из инертного водорода. Но в этом случае давление не сбрасывается, «отрыжки» не происходит. Так как материя распределена, давление ниже, чем в первом случае, и слой вещества продолжает нарастать, утолщаясь, повсюду на поверхности белого карлика. В конце концов, когда накопится достаточно материи, точка взрывного запуска синтеза будет все равно достигнута.

В этом случае взрывным термоядерным процессом сливаются не только ядра водорода на одном небольшом участке, но вся материя на всей поверхности звезды . Взрыв выделяет гораздо, гораздо больше энергии, и она прогрызает свой путь внутрь белого карлика, а также вырывается в космос. Выделяющаяся энергия настолько титаническая, что может разорвать саму звезду, приводя к катастрофе эпических масштабов. Звезда взрывается целиком, как одна огромная термоядерная бомба размером с планету Земля. Это катастрофа в прямом смысле слова: звезда превращается в сверхновую.

По космическому совпадению суммарная энергия, выделяемая при этом событии (называется сверхновая типа I), очень схожа с энергией, испускаемой массивной звездой, превращающейся в сверхновую (называется сверхновая типа II), несмотря на то что происходят совершенно другие физические процессы. На деле эти события выглядят настолько похоже, что астрономы не сразу смогли понять, что они никак не связаны. Но в обоих выделяются титанические количества энергии, и оба очень опасны, если произойдут слишком близко к нам.

Одна категория, в которой два события различаются, — это испускаемый ими высокоэнергетический свет: звезды типа I испускают гораздо больше рентгеновского и гамма-излучения, чем звезды типа II. Это означает, что даже на большом расстоянии они могут быть опасны для нас. Нам известно, что поблизости кандидатов на тип II нет. А что насчет типа I?

К счастью, и таких поблизости нет. Однако — и «однако» есть всегда — очень близко к Земле существует двойная звезда с белым карликом: Сириус, самая яркая звезда на ночном небе. Она находится на расстоянии всего девяти световых лет от Земли, что по космическим меркам практически у нас на коленях.

Сириус А, главная звезда, — это нормальная звезда (то есть синтезирующая гелий из водорода в своем ядре, как Солнце) с массой, примерно вдвое превышающей массу Солнца. Вокруг нее вращается Сириус В, белый карлик с примерно такой же массой, как и Солнце. В один прекрасный день Сириус А превратится в красного гиганта, и Сириус В начнет его поедать… но, насколько мы можем судить, Сириус В находится слишком далеко от А и не сможет питаться с нужной для взрыва скоростью. Белый карлик будет все равно накапливать материю и от этого становиться ярче, так как материя разогревается и врезается в поверхность выродившейся звезды, но этого, вероятно, будет недостаточно, чтобы представлять опасность для нас на Земле. Кроме того, Сириус А, скорее всего, станет красным гигантом только через десятки или сотни миллионов лет. Насколько нам известно, больше нигде поблизости от нас кандидатов на тип I нет.

Поэтому, повторюсь, вы можете вздохнуть с облегчением. Похоже, сверхновая такого типа нам также не грозит.

У сверхновых обоих типов есть еще одно, последнее, оружие, которое нам нужно учитывать, и, возможно, оно самое разрушительное.

Межзвездное пространство заполнено субатомными частицами — протонами, нейтронами, даже целыми ядрами гелия, — движущимися на высоких скоростях, иногда практически на скорости света. Эти потоки, которые называются космическими лучами , открыл ученый по имени Виктор Гесс в 1912 г. Он запустил воздушный шар с простым аппаратом, регистрирующим ионизирующее излучение, субатомные частицы, способные врезаться в нормальные атомы и срывать с них электроны. Считалось, что этого излучения будет больше у поверхности Земли (благодаря существующим в природе радиоактивным элементам), но по мере подъема воздушного шара уровень излучения возрастал . Это означает, что значительная часть того излучения должна поступать из космоса.

Что может разгонять частицы до таких высоких скоростей? Ну как что, для этого понадобилась бы энергия взрыва звезды… о, точно.

Как я уже упоминал, когда звезда взрывается, в выброшенном веществе распространяются массивные ударные волны. Ударная волна может передавать этим частицам огромную энергию, ускоряя их. Ударные волны в турбулентном хаосе расширяющегося газа могут множество раз швырять частицу, заставляя ее двигаться невероятно быстро. Когда она наконец вырывается, ее скорость может составлять 99,9999 % от скорости света.

По сути, это субатомная пуля, а сверхновые производят гигатонны таких. К тому же оказывается, что они, несомненно, очень опасны, потому что есть несколько способов, какими они могут причинить вред нам на Земле.

Когда космические лучи врезаются в нашу атмосферу, они могут ионизировать молекулы, находящиеся в ней, и даже разрывать их. Например, озон разрушается при попадании по нему космических лучей. Модели близких вспышек сверхновых демонстрируют, что последствия от повреждения озонового слоя космическими лучами похожи на последствия воздействия гамма-излучения. Помните, гамма-излучение от сверхновой, находящейся на расстоянии 25 световых лет или больше, ничему не угрожает, поэтому мы можем предположить, что наш озон выдержит налет космических лучей от события, произошедшего на большем расстоянии.

Тем не менее, когда космические лучи попадают по молекуле в нашей атмосфере, может создаваться множество вторичных частиц, движущихся на высокой скорости. Они разлетаются как шрапнель, сея разрушения на большем пространстве. Эти вторичные частицы, называемые мюонами , могут проливаться дождем прямиком на поверхность Земли. Они могут быть чрезвычайно опасны: мюоны будут врезаться в ткани, разрушая клетки и, хочешь не хочешь, ДНК. Достаточно большая волна космических лучей, попадающая в атмосферу Земли, может распространить мюоны по всей планете, убивая растения и животных в больших количествах.