14. Взрывы в небе
14. Взрывы в небе
ВОПРОС: Вы утверждаете, что «Событие» было очень разрушительным. Как могла находящаяся далеко сверхновая вызвать все эти разрушения на Земле?
Чтобы ответить на это, нам нужно исследовать, как возникают сверхновые. Все звезды либо взрываются, либо просто постепенно прогорают. Наше Солнце, «желтый карлик», возникло в облаке ос колков давно исчезнувшей сверхновой, произведшей все элементы, необходимые для появления Солнца, его планет и даже самой жизни. Из звездных элементов состоит все на нашей планете, включая человека.
Рождение солнца произошло более 4,5 миллиарда лет назад, когда облако из газа, состоящего по большей части из водорода, вместе со многими другими элементами подверглось под тяжестью своего собственного веса коллапсу и сформировало звезду, которую мы называем Солнцем, Сила тяготения притянула атомы водорода друг к другу столь близко, что началась реакция слияния атомов. Эта реакция породила из водорода гелий и высвободила огромное количество энергии. С этого времени Солнце начало сжигать водород — равномерно и надежно, обеспечивая Землю теплом и энергией, необходимой для нашей эволюции и выживания.
Солнце использовало уже половину своего водорода, но нам не нужно бояться, что он кончится: чтобы был использован весь водород, должно пройти еще несколько миллиардов лет. Когда же Солнце израсходует водород до самого ядра, начнет гореть гелий и другие элементы, отчего Солнце увеличится в радиусе на 40 процентов и станет в два раза ярче. Если к этому времени на Земле останутся люди, им придется поволноваться — жизнь станет ужасно некомфортной. Примерно через полтора миллиарда лет Солнце станет в три раза больше своего нынешнего размера, превратившись в «красный гигант». При этом оно будет выглядеть как большой оранжевый диск. Нам лучше до этого покинуть Солнечную систему, поскольку температура на Земле станет на 100 градусов выше и моря начнут кипеть,
Еще через 250 миллионов лет Солнце, в котором горит гелий, увеличится в 100 раз относительно первоначального размера и займет половину неба, став в 500 раз ярче, чем сейчас. Поверхность Земли начнет таять, а Солнце скоро станет таким горячим, что оставшийся гелий превратиться в углерод, после чего произойдет колоссальный взрыв, который заставит треть Солнца лететь в космос. После этого Солнце будет продолжать пережигать свое содержимое в более тяжелые элементы, превращаясь в планетарную туманность, постоянно выбрасывающую в пространство свои внешние слои, похожие на густой солнечный ветер.
В конце концов, когда газ прогорит и улетит, Солнце превратится в «черного карлика», а Земля и другие планеты будут летать вокруг выжженными шарами.
ВЗРЫВАЮЩИЕСЯ ЗВЕЗДЫ СРЕДНЕГО РАЗМЕРА
Процесс гибели нашего Солнца, может быть, выглядит как зрелищное событие, но большие по величине звезды исчезают с еще более впечатляющими взрывами, порождая сверхновые. Эти разновидности звезд часто образуют систему из двух или нескольких звезд; соседние звезды при этом схожи. Наше Солнце необычно тем, что у него нет явного двойника, но некоторые полагают, что двойник есть. Он был назван Немезидой. Сторонники существования Немезиды считают, что эта звезда приводит к периодическому массовому вымиранию на Земле.
В случае со звездами-двойниками одна из звезд умирает через миллиарды лет и становится «белым карликом». Когда это происходит, ее партнер превращается в «красный гигант». Но до этого происходит нечто необычное В двойной системе часто мощная гравитация «белого карлика» вытягивает газы из своего «красного партнера», создавая диск из раскаленных газов. В этом процессе «белый карлик» увеличивает массу, становясь по массе 1,4 раза больше массы своего «партнера». После этого гравитационные силы включают неконтролируемый процесс слияния углерода, азота и кремния с радиоактивной формой никеля. Это приводит к тому, что «белый карлик» взрывается как сверхновая типа 1а, полностью поглощая звезду и отправляя ее остатки в космос. На протяжении нескольких недель сверхновая излучает света в 10 миллиардов раз больше, чем Солнце. Выброшенные атомы и нейтроны рекомбинируют, образовывая более тяжелые стабильные элементы. Из-за того что сверхновые типа 1а образуются тогда, когда достигается определенная масса, они очень схожи, имеют одинаковую яркость. Это позволяет считать их «единицей света» и по их яркости определять расстояние до них
ТИП II. САМЫЕ БОЛЬШИЕ ВЗОРВАВШИЕСЯ ЗВЕЗДЫ
Ядра звезд имеют массу в пять раз большую, чем наше Солнце. Процесс горения происходит в разных слоях по-разному. В центре находятся более тяжелые элементы, вплоть до железа, и самые стабильные; они горят ярко и быстро. Взрыв сверхновой типа II происходит всего через несколько миллионов лет после рождения звезды. Перед тем как звезда взрывается, она регулярно выбрасывает газ в виде интенсивного звездного ветра.
Мощный поток энергии, высвобождаемый этими большими звездами, уравновешивает силу тяготения, которая старается их сжать. Когда звезды, выжигают железо, они больше не способны генерировать ядерную энергию (или тепло), и центр звезды начинает быстро разрушаться. Стадия горения железа длится только доли секунды, за которые звезда сжимается до размера Земли. Когда это происходит, начинается быстрая смена катастрофических событий.
МНОГОЧИСЛЕННЫЕ УДАРНЫЕ ВОЛНЫ
В сверхновой типа II твердое ядро, в котором содержится только несколько процентов от общей массы звезды, очень быстро сжимается в виде «ударной волны внутрь», нагреваясь до 5 миллиардов градусов и генерируя больше энергии, чем генерировала звезда за все время своего предыдущего состояния. Эта энергия взрывообразно расширяется, производя «ударную волну наружу» и посылает большую часть массы звезды в космос в виде гигантской, похожей на оболочку, ударной волны, как показано на илл. 14.1. Оставшаяся часть ядра так сильно сжата, что протоны и электроны сливаются вместе, образуя нейтроны; ядро становится нейтронной звездой — или даже «черной дырой», невидимой невооруженным глазом и имеющей исключительно высокую плотность.
Илл. 14.1. «Ударные волны наружу» и «ударные волны внутрь» от сверхновой типа II создают нейтронную звезду или «черную дыру», в центре.
Когда взрыв выбрасывает вещество звезды в межзвездное пространство, он вызывает ядерный синтез, от чего формируются вое элементы, включая уран. Пролетая в космосе, эти элементы в конечном счете создают новую солнечную систему, подобную нашей собственной.
В отличие от сверхновых типа I, которые можно наблюдать во всех галактиках с одинаковой вероятностью, сверхновые типа II ограничены областью спиральных галактик с их высокой плотностью звезд — таких, как Млечный Путь. Из-за того что сверхновые типа II взрываются столь мощно, они представляют собой угрозу каждой звездной системе, которая находится от них неподалеку. Солнце и Земля двигаются по галактике независимо от других звездных кластеров, в результате чего в последние несколько миллионов лет мы прошли через одно из ответвлений галактики. Это движение привело нас в один из самых опасных ее регионов в отношении образования сверхновых.
РАСШИРЯЮЩАЯСЯ ОБОЛОЧКА
После того как сверхновая типа II взорвалась, большая часть массы первоначальной звезды расходится, подобно пузырю, в пространство с колоссальной скоростью, обычно 6200 миль в секунду (10 000 км/час). Этот расширяющийся «пузырь» гонит вперед газ межзвездного пространства, образовавшийся от солнечного ветра прежней звезды, а также находящиеся в космосе остатки давно исчезнувших звезд. Вещество, которое приводится в движение оболочкой «пузыря», может быть по своему объему больше, чем масса первоначальной звезды.
Позднее выброшенная оболочка охлаждается и становится тоньше. Движение вещества, которое она гонит, замедляется; в свою очередь, элементы взорвавшейся звезды замедляются оболочкой. Поскольку плотность газа и напряженность магнитного поля в разных частях галактики различна, оболочка начинает искажаться…
Через несколько тысяч лет остатки сверхновой переходят в стадию «снежного плуга»: фронт ударной волны становится медленнее и плотнее и проходит через пространство с постоянной скоростью, словно снежный плуг. В конечном счете эта ударная волна расходится в открытом пространстве.
Именно эту модель ученые используют, чтобы описать распространение вещества сверхновых типа II, но она является в большей мере теоретической, поскольку в ее поддержку есть слишком мало экспериментальных данных. Подробным исследованием сверхновых наука занялась сравнительно недавно, и похоже, что поведение сверхновых значительно варьируется в зависимости от местной межзвездной среды и динамики каждой сверхновой.
ВОПРОС: Вы утверждаете, что выброшенное вещество сверхновой образует кометы, похожие на скопления, в то время как расширяющаяся оболочка является всего лишь облаком элементов с исключительно низкой плотностью? Как вы можете объяснить идею скоплений?
Хотя и привлекательно представление, что сверхновая производит равномерную оболочку, которая одинаково распространяется во всех направлениях, оно не дает истинной картины. Взрыв сверхновой, как правило, начинается не в центре ядра, а в стороне от него. Из-за того, что взрыв не сбалансирован, нейтронная звезда после взрыва начинает двигаться со своего прежнего места с большой скоростью.
То же происходит и с газами в теле звезды, Согласно подсчетам группы астрофизиков Университета Чикаго и Научного института космических телескопов. Джим Труран утверждает (при личной встрече в 2005 году), что, согласно анализу чикагской группы, взрыв типа 1 а производит комки вещества, которые летят прочь от места взрыва — во многом таким же образом, как и оставшееся ядро.
Один из исследователей, Майкл Шара из Научного института космических телескопов, сказал: «Основываясь на этих наблюдениях, мы можем прийти к выводу, что наши привычные представления о том, как должна выглядеть оболочка сверхновой, совершенно неверны. [Преобладает] взгляд, что сверхновая взрывается во всех направлениях, причем ее вещество летит с одинаковой скоростью, так что образуется довольно гладкое облако. Вместо этого мы видим мириады отдельных узлов [комков]» (Из Шара, «Астрономический журнал», 114,1997, с. 258).
Это наблюдение напоминает атомный или динамитный взрыв, в котором осколки с разной скоростью разлетаются неровным слоем во многих направлениях. Вдобавок, по мере того как расходится ударная волна от взорвавшейся звезды, ассиметричное пылевое облако, которое его окрркает, может сжаться, создавая намного более плотные области газа. Это наблюдалось во время взрыва сверхновой SN1987, показанного на илл. 14.2. Яркие области в кольце интерпретируются как более объемные комки, раскаленные в результате столкновения с ударной волной.
Илл. 14.2. Яркие шары формируются от высокоскоростных ударных волн сверхновой SN1987. Они превратились в газовое кольцо у летящее со скоростью более 1 000 000 миль в секунду.
Столкновение нагревает газовое кольцо, заставляя некоторые его части светиться и утоньшаться (самые яркие участки указаны стрелками). Источники: П.Ш. Гарнавич (Гарвардский центр астрофизики) и другие; НАСА.
Там где расширяющееся облако проходит близко к другой звездной системе, гравитация этой системы приводит к концентрации этого облака в комки. Также надо заметить, что даже если притяжение между частицами сверхновой слабо, гравитация все равно медленно сближает их. Примерно таким же образом формируются кометы и астероиды» такие как комета Галлея и комета Темлеля-Таттла, в которую врезался космический зонд НАСА «Дип роуб». Он показал, что комета представляет собой сверхлегкий шар из собранного в космическом пространстве материала, едва удерживаемый силами притяжения. По мере того как облако от сверхновой проходит миллионы миль сквозь пространство, в нем тоже начинают собираться комки, оставляя между собой пустое пространство. Б этом случае можно предположить, что наша Солнечная система бомбардируется объемными комками, если попадает в районы распространения ударной волны.
СКОЛЬКО СВЕРХНОВЫХ НАХОДЯТСЯ ПОБЛИЗОСТИ?
Дэвид Грин из Кавендишской лаборатории в Кембридже занес в каталог 231 остаток сверхновых в галактике Млечный Путь, и примерно 77 процентов из них оказались простыми оболочками из выброшенного вещества. Расстояния от Земли сорока семи мест нахождения остатков сверхновых из этого каталога были измерены; они варьируются от 980 до 48 000 световых лет. Более старые, а также или более отдаленные остатки слишком малоразличимы, чтобы их можно было наблюдать, а на противоположном краю галактики мы не способны увидеть вообще ничего. Остатки сверхновых, которые наблюдал Грин, находятся близко и относятся к тем, которые могли наблюдать в недавние по историческим меркам времена. Исходя из допущения, что за период в тысячу лет вспыхивают 6 сверхновых, можно заключить, что за последние 40 тысяч лет на небе появились 231 сверхновых. Из этих 231 сверхновых некоторые должны были находиться очень близко к нам. Взрыв одной из них мог привести к «Событию».
ЭФФЕКТ НА ЗЕМЛЕ
Мы видели, что взрывы сверхновых имеют значительные последствия и что они часто происходят около Земли. Масштабы этих взрывов колоссальны, и последствия от них могут носить катастрофический для Земли характер. К примеру, представьте, что половину поверхности Земли несколько секунд бомбардировали гамма-лучами и нейтронной радиацией — это как при взрыве бомбы в Хиросиме. Однако это не все. После страшной детонации звезды, которая в двадцать с лишним раз больше нашего Солнца, вещество звезды ринется на нас через пространство на огромной скорости, чтобы врезаться в Солнце и все планеты Солнечной системы. Это столкновение будет длиться долго, как показывают наши свидетельства о «Событии».
ВЫЖИВШИЕ: АРАВАКИ
Осталось всего несколько легенд, которые могут быть описанием сверхновой. Они принадлежат народам Европы, Азии и обеих Америк и говорят о том же. Обычно в легендах упоминаются три фазы мировых катастроф:
• огонь — его вызывает излучение сверхновой;
• лед — результат климатических изменений от воздействия сверхновой;
• наводнения — вызваны ударной волной и столкновениями небесных тел с ледником
Мы обычно ожидаем преданий об огне, поскольку космические лучи вызывают обширные пожары и уничтожают растения. Следующая легенда принадлежит аравакам, племени в Карибском море, первым встретившим Колумба в 1492 году, и описывает конец первого мира от огня.
Огонь с небес
Много эпох назад Творец не смог больше терпеть зло в мире и решил уничтожить этот мир, чтобы создать новый. Оглядев Землю, Творец смог найти только одну праведную семью, которая заслуживала жизни. Обратившись к ним, Творец сказал: «Идите и выройте большую яму, покройте ее деревьями, а наверх навалите песок. После того как это будет сделано, запритесь изнутри и заройтесь для безопасности».
Семья услышала угрозу в голосе Творца, так что, не задумываясь, все быстро начали рыть яму. Как только они заперлись, Творец послал ужасный огненный дождь и град с небес, чтобы уничтожить мир.
Внутри ямы земля тряслась так сильно, что собравшиеся в ней боялись обрушения. Сгрудившись в середине ямы, они слышали рев и потрескивание огня, поскольку леса вокруг гибли в огромных пожарах. Воздух в яме быстро становился теплее, и скоро стало трудно дышать. Семья стала бояться, что яма недостаточно глубока для того, чтобы они спаслись, но скоро шум прекратился и крыша ямы стала прохладной.
Через некоторое время семья вышла наружу и увидела изменившийся мир. Огонь сжег растительность на земле, так, что все опустошенное пространство было открыто для взгляда. Сохранились лишь небольшое число животных и несколько других племен, которые построили мир заново.
Пересказано Бреттом, 1880 г.
ЧТО ПОКАЗЫВАЮТ СВИДЕТЕЛЬСТВА
• Самые большие и самые опасные сверхновые появляются на окраине галактик, в их ответвлениях.
• Мы проходим через опасную зону одного из ответвлений галактики.
• Когда сверхновая взорвалась, она выбросила с ударной волной большое количество звездного вещества.
• Сверхновая породила два взрыва; один создает «ударную волну наружу», второй — «ударную волну внутрь».
• Взрывы создают большое количество радиоактивных урана и тория — это же мы видим в «Событии».
Мы знаем, что в прошлом около Земли было много сверхновых, и знаем, где они взорвались. Давайте теперь попытаемся определить ту «пушку, из дула которой идет дым».
То есть найдем ту сверхновую, которая и была причиной «События».