Смерть в черной дыре и другие мелкие космические неприятности - Нил Тайсон

Компьютерные модели эволюции звезд сродни актуарным таблицам, какими пользуются в страховых компаниях. Из них следует, что ожидаемая продолжительность жизни нашего Солнца – целых 10 миллиардов лет. Поскольку на сегодня возраст Солнца, по оценкам, составляет около 5 миллиардов лет, нашу звезду ждет еще 5 миллиардов лет относительно стабильной выработки энергии. Если к этому времени мы не придумаем, куда деваться с Земли, то сможем пронаблюдать, как Солнце истощит свои запасы топлива. И станем свидетелями значительного, пусть и печального, события в жизни звезды.

Своей стабильностью Солнце обязано тому, что в его недрах при температуре в 15 миллионов градусов идет устойчивый термоядерный синтез водорода в гелий. Гравитация, которая хочет, чтобы звезда схлопнулась под своим весом, уравновешена направленным вовне давлением газа, которое поддерживается термоядерной реакцией. Более 90 % атомов в Солнце – это атомы водорода, но нам важны только те из них, которые находятся в его горячем и плотном ядре. Когда там выгорит весь водород, останется всего лишь шар из атомов гелия, которым для того, чтобы перегореть в более тяжелые элементы, нужна температура даже большая, чем водороду. Когда центральный двигатель временно отключится, Солнце выйдет из равновесия. Гравитация победит, внутренние области звезды схлопнутся, температура в центре поднимется до 100 миллионов градусов, и запустится синтез углерода из гелия. При этом светимость Солнца, фигурально выражаясь, взлетит до небес, и это заставит внешние слои чудовищно раздуться, так что Солнце поглотит орбиты Меркурия и Венеры. Затем Солнце разрастется так, что займет весь небосвод – при расширении оно захватит и орбиту Земли тоже. Температура на земной поверхности будет подниматься, пока не сравняется с температурой внешних слоев расширяющегося Солнца и не достигнет отметки в 3000 градусов. Океаны сначала вскипят, а потом полностью испарятся в межпланетное пространство. При этом испарится и жаркая атмосфера. И Земля превратится в раскаленный докрасна уголек, вращающийся глубоко под внешними газовыми слоями Солнца. Газ замедлит движение Земли по орбите и заставит ее устремиться по смертоносной спирали прямо в солнечное ядро. При спуске туда из-за быстро повышающейся температуры солнечного вещества Земля быстро испарится, и исчезнут все ее следы. Вскоре после этого термоядерная реакция в недрах Солнца окончательно остановится, Солнце утратит тонкую газовую оболочку, в которой еще сохранятся рассеянные земные атомы, и из-под нее покажется мертвое ядро.

Впрочем, нам-то какое дело. Задолго до того, как этот сценарий воплотится в жизнь, мы наверняка вымрем по какой-нибудь другой причине.

Вскоре после того, как Солнце затерроризирует Землю, у Млечного Пути начнутся свои сложности. Из сотен тысяч галактик, скорости которых относительно Млечного Пути удалось надежно измерить, лишь несколько движутся в нашу сторону, а остальные – от нас со скоростью, прямо пропорциональной расстоянию от нас. То, что галактики по большей части удаляются от нас, открыл в двадцатые годы прошлого века Эдвин Хаббл, в честь которого назван Космический телескоп им. Хаббла, и это наблюдение считается доказательством, что наша Вселенная расширяется. Млечный Путь и галактика Андромеда, в которой несколько сотен миллиардов звезд, находятся друг от друга так близко, что расширение Вселенной пренебрежимо мало влияет на их относительное движение. Так сложилось, что Андромеда и Млечный Путь дрейфуют друг к другу со скоростью около 100 километров в секунду, то есть треть миллиона километров в час. Если наша Галактика движется в сторону медленно (а этого мы точно не знаем), то разделяющие нас 2,4 миллиона световых лет примерно через 7 миллиардов лет сократятся до нуля.

Межзвездное пространство такое пустое и просторное, что нам нечего тревожиться, как бы какая-нибудь звезда из Андромеды случайно не врезалась в Солнце. При встрече двух галактик – а с безопасного расстояние зрелище будет потрясающее – звезды, скорее всего, пройдут друг мимо друга. Однако без неприятностей не обойдется. Некоторые звезды из Андромеды могут зарулить слишком близко к нашей Солнечной системе и повлиять на орбиты планет, а также сотен миллиардов комет, которые обитают во внешней части Солнечной системы. В частности, появление поблизости посторонних звезд – серьезное испытание для гравитационной верности небесных тел. Компьютерные модели обычно показывают, что незваные гостьи либо украдут планеты – этакий мимолетный в буквальном смысле слова грабеж, – либо сорвут их с орбит и вышвырнут в межпланетное пространство.

Помните, как придирчиво относилась к чужой каше Златовласка в части IV? Если Землю похитит своими гравитационными узами другая звезда, нет никакой гарантии, что новая орбита окажется на нужном расстоянии, чтобы на поверхности Земли сохранялась жидкая вода, а в наши дни все согласны, что это необходимое условие поддержания жизни в привычном для нас виде. Если Земля окажется на слишком близкой орбите, вода быстро испарится. А если на слишком далекой, запас воды замерзнет.

Если благодаря каким-то чудесам технического прогресса будущие обитатели Земли умудрятся продлить жизнь Солнца, эти усилия пойдут насмарку, когда Землю вышвырнет в холодные пучины космоса. В отсутствие близлежащего источника энергии поверхность Земли быстро остынет значительно ниже нуля по Цельсию. Наша драгоценная атмосфера из азота и кислорода и других газов сначала станет жидкой, затем прольется на поверхность и замерзнет, покрыв Землю подобием глазури на сферическом торте. Мы замерзнем насмерть прежде, чем у нас появится шанс умереть от голода. Последними живыми организмами, которые сохранятся на Земле, будут те привилегированные виды, которые в результате эволюции полагаются не на энергию Солнца, а на слабые (какими они станут тогда) геотермальные и геохимические ресурсы и обитают глубоко под поверхностью, в трещинах и разломах земной коры. Пока что люди среди них не значатся.

Избежать подобной участи можно разве что если заведешь гиперпространственные двигатели – и, подобно улитке, покидающей раковину, или раку-отшельнику, отправишься искать где-нибудь на просторах Галактики другую планету, которую назовешь своим домом.

Сколько ни строй гиперпространственные двигатели, от судьбы всего космоса не уйдешь: гибель Вселенной невозможно отсрочить и тем более отменить. Где бы ты ни спрятался, все равно ты часть Вселенной, которая неумолимо катится к финалу – причем довольно странному.

Самые свежие, самые надежные данные о плотности вещества и энергии в космосе и о темпе расширения Вселенной показывают, что у нас билет в один конец: совокупная гравитация всего вещества на свете не способна остановить и обратить вспять расширение Вселенной. Самая удачная модель Вселенной и ее происхождения сочетает концепцию Большого Взрыва с современным пониманием гравитации, выведенным из общей теории относительности Эйнштейна. Как мы увидим в части VII, вскоре после рождения Вселенная представляла собой бурлящий океан вещества, смешанного с энергией, а ее температура достигала триллиона градусов. За последующий период расширения в 14 миллиардов лет фоновая температура Вселенной упала всего до 2,7 градусов по абсолютной шкале (шкале Кельвина). А по мере дальнейшего расширения Вселенной эта температура будет все ближе к абсолютному нулю.

Такая низкая фоновая температура влияет на нас, землян, разве что косвенно, потому что наше Солнце в нормальных обстоятельствах обеспечивает нам покой и уют. Но по мере того, как из облаков межзвездного газа рождаются все новые поколения звезд, остается все меньше и меньше материала для следующих поколений. Рано или поздно драгоценные запасы межзвездного газа истощатся, что уже произошло почти в половине галактик во Вселенной. Небольшая доля звезд с самой большой массой схлопнутся полностью, и больше мы их не увидим. Жизнь некоторых звезд завершается тем, что они взрываются и рассеивают свое вещество по всей галактике – происходит взрыв сверхновой. Тогда получается, что газ, из которого они состоят, отчасти возвращается во Вселенную и расходуется на следующее поколение. Однако большинство звезд, и в том числе Солнце, в конце концов просто израсходуют топливо у себя в недрах и, миновав фазу раздувшегося гиганта, схлопнутся и превратятся в компактный шар вещества, который излучает в холодную Вселенную свое жалкое остаточное тепло.

Краткий список звездных трупов всем, наверное, знаком: черные дыры, нейтронные звезды (пульсары) и белые карлики – все это тупиковые ветви на эволюционном древе звезд. Однако у них есть и кое-что общее: вещество, из которого они состоят, навсегда исключается из вселенского строительства. Иначе говоря, если звезды сгорают, а новых не появляется, во Вселенной в конце концов не останется ни одной живой звезды.