Сергей Язев - Лекции о Солнце

Но нужно учитывать, что термоядерные реакции в недрах Солнца не способны произвести самые тяжелые элементы таблицы Менделеева! Расчеты показывают, что даже в звездах, которые существенно массивнее Солнца, где температура и давление в центре гораздо больше солнечных, невозможно путем термоядерного синтеза получить атомы химических элементов тяжелее железа. «Собрать» атомы железа в отдельных случаях еще можно, но кобальта – уже нельзя! Для этого требуется слишком много энергии, и условия в ядрах обычных звезд обеспечить протекание таких процессов не могут.

Тем не менее, наличие тяжелых элементов и на Земле, и на Солнце налицо. На нашей планете золото, уран, платину мы обнаруживаем непосредственно, на Солнце – косвенным, но надежным методом спектрального анализа. Но термоядерные реакции на самом Солнце не могли породить эти элементы. Откуда же они взялись?

Очевидно, они присутствовали изначально в газопылевом протопланетном диске, породившем Солнечную систему. Других вариантов нет. Гравитационные силы собрали в его центре гигантский шар протосолнца, который своим огромным тяготением «натянул» на себя большое количество вещества из окружающего облака. Когда растущие температура и давление в центре увеличивающегося газового шара достигли критических значений, там вспыхнули термоядерные реакции, и Солнце загорелось как звезда.

Гравитационная неустойчивость привела к тому, что окружающая Солнце туманность распалась на комки вещества, давшие основу будущим планетам. Мощное излучение молодого Солнца вымело остатки пыли и газа на далекую периферию сформировавшейся Солнечной системы.

На самом деле, судя по всему, процесс образования Солнечной системы был гораздо более сложным и многоэтапным, и все детали сценария окончательно не известны. Но нас сейчас интересует не это. Откуда же в протопланетном облаке появились атомы тяжелых элементов?

На сегодняшний день существует, пожалуй, единственная базовая концепция, отвечающая на этот вопрос. Дело в том, что массивные звезды в конце своей эволюции иногда взрываются (Солнцу такой исход не грозит). Чудовищной силы взрыв срывает внешнюю газовую оболочку звезды, и ее клочья разлетаются с огромными скоростями – порядка тысячи километров в секунду. Подобный катастрофический процесс астрофизики называют взрывом сверхновой . Во время взрыва температура и давление (а значит, и плотность) на короткое время достигают таких высоких значений, какие никогда не реализуются в недрах обычных звезд. При этих условиях кратковременно могут протекать термоядерные реакции, порождающие в процессе объединения ядер легких элементов и присоединения к ним новых протонов или альфа-частиц ядра любых тяжелых элементов – от кобальта и никеля до технеция и урана. Расширяющаяся оболочка, сорванная с взорвавшейся звезды, оказывается насыщенной выброшенными взрывом атомами практически всех типов!

Ранее считалось, что взрывы сверхновых – это единственный способ поставлять в нашу Вселенную тяжелые элементы. Но оказалось, что есть и другие сходные процессы, например, если где-то в недрах космоса существует тесная пара из так называемых нейтронных звезд . Нейтронные звезды – это то, что остается от ядра массивной звезды после взрыва сверхновой, когда внешние слои звезды срываются взрывом. Остается сверхплотное небесное тело, состоящее практически из одних нейтронов, плотно прижатых друг к другу, – как внутри ядра атома. Это самая плотная упаковка вещества, которая существует в природе (если не вспоминать о черных дырах). Плотность вещества нейтронной звезды достигает сотен миллионов тонн в кубическом сантиметре! Эти объекты обладают многими экстравагантными свойствами, но сейчас для нас важно другое.

Оказывается, тесная пара из двух нейтронных звезд может слиться. В результате происходит чудовищный выброс энергии. Часть уходит в так называемые гравитационные волны (такой процесс впервые был зафиксирован в 2017 году). Другая часть выделившейся энергии порождает термоядерные реакции, в результате которых возникают ядра тяжелых элементов, включая золото, платину и другие, и этот процесс также был надежно зафиксирован спектральными методами в 2017 году…

Это означает, что если у читателя есть золотые и серебряные вещи, он (читатель) должен четко осознавать: атомы, из которых состоят его драгоценности, появились на свет 7–10 миллиардов лет назад во время исторического взрыва какой-нибудь древней сверхновой либо слияния не менее древних нейтронных звезд. Иные способы построить эти атомы на сегодняшний день нам неизвестны.

Другими словами, неизбежен следующий вывод. Солнце – звезда как минимум второго (а скорее всего, третьего) поколения. И само Солнце, и планеты, включая Землю, сформировались из единого газопылевого облака, которое, в свою очередь, являлось продуктом взрыва древней сверхновой. Этот взрыв в далеком прошлом образовал огромное облако газа и насытил его атомами тяжелых элементов. Есть данные, согласно которым можно утверждать, что такой взрыв был не один: похоже, что взрывавшиеся сверхновые за несколько этапов впрыснули эти атомы в протопланетное облако, а значит, и в будущее Солнце.

Здесь, по-видимому, нам следовало бы остановиться и немного подумать.

Теория термоядерного синтеза, разработанная командой физиков под руководством Ханса Бете, объясняет происхождение огромной энергии, излучаемой Солнцем. Однако эта теория достаточно сложна и на первый взгляд состоит из слишком большого количества сильных допущений и предположений. Расчеты, позволяющие утверждать, что же, собственно, происходит в глубоких недрах нашего светила, вообще говоря, могут содержать ошибки. Более того, они в принципе могут оказаться неправильными. В прошлом подобных случаев (появления неверных теорий) было более чем достаточно.

Почему же мы все-таки уверены, что теория термоядерного синтеза в центре Солнца верна?

Можно заметить, что есть люди, которые отрицают эту теорию до сих пор. Автору лично известен как минимум один человек, который утверждает, что термоядерный синтез в ядре Солнца невозможен. Его аргументы таковы: в центре Солнца водород уже давно превратился в гелий, и реакции должны были давно прекратиться, потому что водородное топливо в ядре звезды уже кончилось. А ближе к поверхности Солнца термоядерные реакции невозможны, поскольку там недостаточно высоки температуры и плотность…

В свое время в Доме Книги (здании компании «Зингер») в Санкт-Петербурге был целый отдел, где продавались книги, изданные авторами на собственные средства. В некоторых из них жестко критиковались теория относительности и другие научные теории, в том числе и теория ядерного синтеза в приложении к звездам и Солнцу. Предлагались иные версии. Насколько мне известно, есть и сегодня (или были недавно) последователи Н. А. Козырева, развивающие его идею процесса преобразования времени в энергию в недрах звезд.