Эрик Асфог - Когда у Земли было две Луны. Планеты-каннибалы, ледяные гиганты, грязевые кометы и другие светила ночного неба

Как у двигателя внутреннего сгорания, который при холодном запуске иногда дает обратную вспышку, у молодого Солнца первые несколько миллионов лет случались нерегулярные всплески высокой активности. Звезды, проходящие через эту стадию развития, называются звездами типа Т Тельца по названию хорошо изученной активной звезды в соответствующем созвездии. Пройдя этап родовых мук, звезды в конце концов подчиняются правилу, в соответствии с которым самые тяжелые и яркие из них становятся голубыми, огромными и очень горячими, тогда как маленькие – красными, прохладными и тусклыми. Если нанести все известные звезды на график, где слева будут голубые звезды, справа – красные, внизу – тусклые, а вверху – яркие, они в основном выстроятся вдоль линии, идущей из верхнего левого угла в правый нижний. Эта линия называется главной последовательностью , и желтое Солнце находится прямо посередине нее. Также у главной последовательности есть множество исключений, а также ответвлений, где пребывают молодые звезды, еще не развившиеся до главной последовательности, и старые звезды, уже покинувшие ее.

Солнце, весьма рядовая звезда, испускает свои тепло и свет практически с неизменной силой на протяжении 4,5 млрд лет. Оно не такое маленькое, как красные карлики, которые горят исключительно экономно. Но и не такое большое, чтобы сгореть за 10 млн лет, как это происходит с голубыми гигантами, которые становятся сверхновыми. Наше Солнце – хорошая звезда, и у нас в баке еще достаточно горючего. Его светимость постепенно увеличивается, поднявшись примерно на четверть с момента зарождения, что слегка сдвинуло его по главной последовательности, но никаких других претензий ему не предъявишь. Разумеется, мы время от времени сталкиваемся с корональными выбросами массы, когда Солнце извергает магнитоэлектрический пузырь и окатывает нашу планету потоками излучения [107]. Но по сравнению с тем, что происходит в других планетных системах, эта активность вполне безобидна.

Но так будет не всегда. Примерно через 5–7 млрд лет для нас начнутся «сумерки богов», последняя смута, в ходе которой планеты сойдут со своих орбит. Покинув главную последовательность, Солнце станет красным гигантом и за несколько миллионов лет поглотит Меркурий, Венеру и, возможно, Землю. Затем оно сожмется, выбросив в пространство половину своей массы. Астрономы с соседних звезд смогут наблюдать в своем небе «новую», расширяющуюся оболочку сверкающего газа, которая исчезнет через несколько тысяч лет. Солнце перестанет удерживать внешнее облако Оорта, тела которого отправятся странствовать по межзвездному пространству как космические призраки. То, что останется от звезды, будет сжиматься, пока она не станет белым карликом , чрезвычайно плотным телом, сияющим белым светом благодаря своей гравитационной энергии, – едва живым, но ярким, размером с Землю, но в миллиард раз тяжелее. Мы полагаем, что такова судьба нашей Солнечной системы, отчасти потому, что Солнце – обычная звезда, и мы наблюдаем множество примеров таких звезд на различных стадиях эволюции, а отчасти, поскольку наше теоретическое понимание таких процессов шагнуло далеко вперед и хорошо согласуется с результатами наблюдений.

После того как расширение красного гиганта закончится и Солнце станет белым карликом, планеты, астероиды и другие остатки внутренней Солнечной системы начнут падать на него по спирали – сначала из-за торможения в газе, а потом из-за действия приливных сил, – пока сверхплотные остатки звезды не разнесут планеты в клочья одну за другой. В конце останется диск из землеподобных материалов, в основном состоящий из сорванных мантий Земли и Венеры, который по спирали будет опускаться на разрушенную звезду. Это не просто фантазия: астрономы видят эту картину в спектроскопических показателях нескольких соседних «загрязненных белых карликов», где формирующие горные породы элементы – магний, железо, кремний, кислород – присутствуют в атмосфере звезды в количествах, соответствующих составу минералов из класса силикатов, таких как оливин. Это последнее напоминание о землеподобных планетах прошлого.

Планеты, которые формируются вокруг куда более крупных по сравнению с Солнцем звезд, ждет не такая интересная судьба. Массивные звезды горят при температуре в сотни миллионов градусов, потребляя водород, гелий, углерод, азот, кислород и кремний в ходе бурного термоядерного синтеза. Продуктами этих реакций становятся все более тяжелые элементы, пока звезда не достигает критического состояния и не взрывается как сверхновая, разбрасывая свои внутренности по округе диаметров в несколько световых лет и при этом образуя почти все тяжелые элементы. Вопрос о будущем планетной системы, которая могла сформироваться вокруг нее, превращается в риторический.

Сейчас все взоры устремлены на Бетельгейзе – яркую звезду, образующую левое плечо созвездия Ориона. От Земли ее отделяют 600 световых лет, то есть она находится не слишком далеко, но, к счастью, и не среди наших ближайших соседей. Масса Бетельгейзе в восемь раз больше солнечной, а возраст по эволюционным моделям составляет примерно 10 млн лет. В течение пары недель взрыв этой звезды по яркости будет сравним с сиянием Луны, а затем начнет тускнеть; если это не произвело на вас впечатления, то имейте в виду, что с расстояния в 1 а.е. это все равно что наблюдать взрыв водородной бомбы в соседнем дворе. На протяжении геологического времени сверхновые взрывались и гораздо ближе к Земле, облучая нашу планету и иногда приводя к массовым вымираниям на ней, но ни одна из ближайших к нам звезд сейчас взрываться не собирается. «Зона поражения» для этого типа сверхновых – от 25 до 50 световых лет, так что Бетельгейзе не представляет для нас угрозы.

Поскольку она находится относительно недалеко и имеет гигантские размеры, эта звезда – первая, которую нам удалось в деталях разглядеть в телескоп. Хотя качество изображений оставляет желать лучшего, они показывают, что Бетельгейзе представляет собой сфероид странной неправильной формы, напоминающей частично сдутый воздушный шарик, который совершает один оборот вокруг своей оси за 30 лет. Мы видим огромный плюмаж или деформацию [108], возможно вызванную глобальной тепловой неустойчивостью. Кажется, она в самом деле готова взорваться в любой момент. Но, по правде говоря, для того чтобы кто-либо из нас имел шанс увидеть свет этого события, Бетельгейзе должна была разлететься в клочья еще во времена Кеплера и Шекспира.

Первый в истории атомный взрыв, произведенный в 1945 г., был в 1030 раз слабее взрыва сверхновой. Этот снимок был сделан Гарольдом Эджертоном через 1/1000 секунды после детонации с помощью изобретенной им высокоскоростной фотокамеры с выдержкой 0,0000001 секунды. Деревья юкки позволяют оценить масштаб.