Тайны открытий XX века - Александр Волков

А может быть, две нейтронные звезды, неосторожно сблизившись, сливаются друг с другом, порождая плотный огненный шар, состоящий из электронно-позитронных пар и фотонов, ставших продуктом аннигиляции нейтрино и антинейтрино? Ученые так описывают механизм этого процесса. Если в огненном шаре содержится много обычной материи — не элементарных частиц, а, например, газа и пыли, — то вся энергия звезды уходит на то, чтобы извергнуть эту материю. Никакого гамма-излучения не наблюдается. Если же материи очень мало, то она ускоряется почти до световой скорости. При столкновении с препятствием, — например, облаком газа, — и возникает пресловутая гамма-вспышка. «Искры», отлетевшие от огненного шара, мчатся по просторам космоса, сея смерть и «сжигая» все, что ни встретится им.

В последнее время астрономы все чаще говорят о новом классе взрывающихся звезд — о «гиперновых» звездах, или коллапсарах, живущих «всего» несколько миллионов лет. Их взрывы — самые грандиозные события в Космосе со времен Большого Взрыва. Они происходят, когда громадные звезды, чья масса в 20 — 30 раз и более превышает массу нашего Солнца, израсходуют свое топливо и превратятся в быстро вращающуюся черную дыру, окруженную диском из остатков вещества. Тогда вдоль оси вращения звезды в Космос устремляется громадный поток элементарных частиц — гамма-лучи.

Есть и другие, более спорные гипотезы. Ведь природа вспышек несомненно различна: эти феномены можно разделить, по меньшей мере, на две категории. Одни из них длятся лишь десятые доли секунды, другие — несколько минут. Расчеты показывают, что краткие вспышки могут возникать при слиянии нейтронных звезд, а продолжительные — при взрыве «гиперновых» звезд. Те и другие состоят из одиночных импульсов, но в первом случае плотность импульсов почти в двадцать раз выше. Разнятся их спектральные и некоторые другие свойства.

По некоторым предположениям, гамма-вспышки связаны с темной материей. Как пишет на страницах журнала «В мире науки» российский астроном СИ. Блинников, «если бы оказалось, что пространственное распределение гамма-всплесков в галактиках согласуется с распределением не какого-то типа звезд, а именно темной материи, это позволило бы пролить свет как на происхождение самих гамма-всплесков, так и на природу невидимого вещества».

Некоторые ученые даже полагают, что эти молнии рождаются, когда вещество сталкивается с антивеществом. Возможно, где-то существуют настоящие «зеркальные миры», сложенные из антивещества. Во всяком случае, популярная у физиков «теория струн» допускает это. При встрече потоков вещества и антивещества — а где им встречаться, как не на краю мироздания? — происходит мгновенная аннигиляция. Она сопровождается смертоносными вспышками гамма-лучей.

Если подобная вспышка произойдет в нескольких тысячах световых лет от Земли, то на ее поверхность хлынет столько заряженных частиц, сколько достигло ее за последние сто тысяч лет. Произойдет страшное радиоактивное заражение воздуха и почвы. Доза его будет смертельной для всего живого. Уже в первый месяц погибнет половина населения планеты. Возможно, подобные вспышки в конце концов уничтожают любую космическую цивилизацию, — если, конечно, жизнь есть за пределами Земли.

Самая массовая гибель животных на нашей планете — «Пермская катастрофа», случившаяся 250 миллионов лет назад, — тоже могла быть вызвана именно этой вспышкой. Тогда погибли большинство растений и животных, населявших Землю. По некоторым данным, жертвами странного мора стали около 96 процентов обитателей планеты. Причина этой трагедии остается до сих пор неизвестна. Неужели виной всему были гамма-лучи?

… Изучение гамма-вспышек только начинается. В 2004 году к наблюдению за ними приступила космическая обсерватория НАСА «Свифт», которой предстоит провести на орбите 30 лет.

Жизнь близ парового котла

Вероятно, космические катастрофы намного сильнее повлияли на жизнь нашей планеты, нежели мы предполагали еще пару десятилетий назад. К их числу мы вправе отнести не только падения метеоритов или столкновения с кометами, но и взрывы сверхновых звезд.

Подобное событие происходит, когда массивная звезда исчерпает все запасы своего топлива. Тогда она в считанные мгновения сжимается, и ее ядро превращается в сверхплотную нейтронную звезду или черную дыру. Внешняя оболочка звезды улетает в окружающее пространство, преодолевая десятки тысяч километров в секунду. В момент взрыва звезда излучает столько энергии, сколько Солнце способно выработать за десять миллиардов лет.

Если подобная звезда взорвется в окрестностях Земли, то это событие оставит свой след на нашей планете. В этом нет никаких сомнений.

К счастью, вероятность такого сценария очень мала. Во-первых, звезды расположены далеко друг от друга. Если мы уменьшим звезду до размеров теннисного мяча, то на всей территории России найдется место лишь для 150—200 звезд-мячиков. Во-вторых, не каждая звезда взрывается в конце своего жизненного пути. Этот эффектный финал ждет лишь те из них, чья масса превышает массу нашего Солнца в восемь и более раз.

Подобные звездные гиганты встречаются гораздо реже, чем легковесы, напоминающие Солнце. По оценкам астрономов, в нашей Галактике сверхновые звезды вспыхивают лишь через каждые 30—100 лет. Большинство из них располагается так далеко от Солнечной системы, что мы даже не замечаем их вспышек. В непосредственной близости от нас, то есть на расстоянии всего нескольких десятков световых лет (это расстояние считается критическим), взрыв сверхновой звезды наблюдается лишь раз в пару сотен миллионов лет. Вероятность этого события почти такова, как и вероятность падения на Землю астероида диаметром в добрый десяток километров. Обе эти катастрофы меняют жизнь нашей планеты самым фатальным образом, и обе случаются крайне редко.

Как ни странно, ученые долгое время почти не задумывались о том, каким образом на эволюцию жизни на нашей планете повлияли вспышки сверхновых звезд, происходившие в относительной близости от нее. Хотя еще в 1962 году немецкий палеонтолог Отто Шиндевольф предположил, что массовое вымирание всего живого на Земле, наблюдавшееся в конце пермского периода, возможно, вызвано взрывом сверхновой звезды вблизи Солнца. Однако другие ученые мало принимали в расчет теории космических катастроф, предпочитая искать всему происходившему на планете какие-то более земные и прозаические объяснения.

Недавние исследования, проведенные близ острова Питкэрн немецкими учеными, доказали, что в обозримом историческом прошлом — около пяти миллионов лет назад — в окрестностях Солнечной системы, всего в пятидесяти-ста световых годах от нее, взорвалась сверхновая звезда, очевидно, повлиявшая на ход эволюции. В ту пору она сияла в сотни раз ярче полной Луны.

Для нас то событие особенно важно. Ведь пять-восемь миллионов лет назад в Африке появились на свет первые представители рода Homo. Выдали эволюция гоминидов как-то связана с космическими катастрофами? Могли ли мутации ускорить появление человека? Какие вообще последствия мог оказать взрыв сверхновой звезды на биосферу нашей планеты? Пока его влияние детально не анализировалось. Мы можем лишь обрисовать общую схему. Сперва на Землю обрушивается мощный поток ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма-лучей, затем — поток быстрых частиц, в основном ядер водорода (протонов). Все это вызывает разрушение озонового слоя.

Подсчитано, что при взрыве сверхновой звезды, находящейся на расстоянии ста световых лет от Земли, количество озона в атмосфере сократится в три раза. Если же взрыв произойдет всего в десяти световых годах от Земли, то озоновый щит попросту сметет. Раны, нанесенные Земле, не изгладятся в течение многих веков.

Такой ультрафиолетовый шок пагубно скажется на планктоне, населяющем моря нашей планеты. Как следствие, морские организмы лишатся части своего рациона. Планктон будет поглощать все меньше углекислого газа, что приведет к нарастанию парникового эффекта. Такова цепочка последствий взрыва одной из соседних с нами звезд.

Всего, по оценкам ученых, со времени зарождения жизни на нашей планете, — то есть за последние три миллиарда лет, — в окрестностях Солнечной системы несколько раз взрывались сверхновые звезды.

Астрономы уже догадываются, где произойдет новый, опасный для нас взрыв. В созвездии Киля (лат. Carina) — его хорошо видно в Южном полушарии — угрожающе застыла звезда Эта Карины (Eta Carinae). Ее масса в сотни раз превышает массу звезды по имени Солнце. Возможно, это самая большая звезда в нашей Галактике. В середине XIX века она была еще и самой яркой звездой на южном, небосклоне.