Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции - Лев Кривицкий

Быстрое сжатие до очень малых размеров при сохранении очень большой массы вызывает и ещё один поразительный эффект – чрезвычайно быстрое вращение нейтронных звёзд вокруг своей оси. Соответственно возникает пульсация излучений, которая позволила отождествить некоторые из них с пульсарами – источниками пульсирующих радиосигналов, исходящих из Космоса. Пульсары представляют собой нейтронные звёзды с чрезвычайно сильным магнитным полем, которое, подобно ротору в наших устройствах переменного тока, создаёт мощные электрические поля. При этом заряженные частицы, накопившиеся на поверхности звезды, разгоняются до очень высоких скоростей, как это происходит и в земных ускорителях, где тоже используются магниты, расположенные по кольцу большого диаметра. Соответственно во всех направлениях излучаются радиоволны, которые улавливаются нашими радиотелескопами и некоторое время принимались за нерасшифрованные радиосообщения наших собратьев по разуму.

Но пульсары испускают не только радиоволны, но и рентгеновские излучения, гамма-лучи и видимый свет, т. е. действуют в различных диапазонах электромагнитных колебаний. Вращение нейтронных звёзд – пульсаров создаёт периодические скачки излучения в узком конусе по направлению магнитных осей, которое и определяется как импульсное излучение, или пульсация излучений. Частота этих пульсаций может составлять несколько раз в секунду или один раз в несколько секунд в зависимости от скорости вращения пульсара. В настоящее время обнаруженных в окружающем нас Космосе пульсаров насчитывается всего около трёхсот. Но по оценкам ряда учёных их должно быть около 700 тысяч только в нашей Галактике. Так заканчивается жизнь звёзд главной последовательности с массами от предела Чандрасекара (1,44 массы солнца) до предела в 2,5 массы солнца.

Звёзды более массивные ожидает ещё более суровая катастрофа в конце их бурной, горячей и ослепительно светлой жизни. Они или взрываются от избытка собственной энергии, наблюдаясь нами в виде новых или сверхновых звёзд, или испытывают коллапс от избытка своей массы, прорывая пространство-время Метагалактики и превращаясь в чёрные дыры.

Взрывающиеся по окончании своего срока жизни массивные звёзды получили название новых или сверхновых звёзд. «Новыми» называли взрывающиеся звёзды астрономы в те времена, когда техника наблюдений не позволяла определить, что это не новые, а прожившие свою жизнь в главной последовательности звёзды, которые только кажутся новообразованными вследствие своих чрезвычайно ярких и привлекающих внимание вспышек. Новыми являются не сами звёзды, а взрывы, которые делают их заметными для наблюдателей. Вспышки «новых» происходят со звёздами вследствие их бурного сжатия под действием собственной массы и образования неустойчивости по самым различным причинам. Вспышки возникают, как правило, у горячих звёзд, о чём свидетельствует их белый цвет (они раскалены не докрасна, а добела).

Ничем ранее не выделявшаяся из общей массы белая звезда внезапно «разгорается» и её блеск увеличивается в десятки тысяч раз. Такой сильный блеск сохраняется, как правило, не более суток, после чего начинает угасать. Угасание может происходить плавно или рывками, в течение нескольких лет, по прошествии которых звёзда приобретают блеск, сходный с тем, который был ей присущ до вспышки.

Поскольку очень многие, а может быть и все новые являются участниками тесных двойных систем, многие учёные объясняют вспышки новых попаданием водорода из оболочки рядом находящейся звезды. В результате возникает термоядерная реакция, заканчивающаяся взрывом нерукотворной «водородной бомбы» огромной мощи.

Ещё более грандиозные явления – взрывы сверхновых. Они в какой-то мере являются аналогами Большого Взрыва, лежащего в начале нашей Вселенной. Они, как и Он, играют ведущую роль в «сотворении» этой Вселенной. Сверхновые разбрасывают накопленные в них элементы тяжелее гелия со скоростью в несколько тысяч километров в секунду на колоссальные расстояния, снабжая ими газопылевые облака и образующиеся в этих облаках звёзды новых поколений. Они также образуют новые газопылевые облака, насыщенные разнообразными химическими элементами.

Причины взрывов сверхновых звёзд связаны именно с выработкой в их недрах разнообразных химических элементов, которыми они впоследствии обогащают и одновременно загрязняют окружающую среду. Основной причиной является неустойчивость структуры массивных звёзд на завершающем этапе их эволюции, и прежде всего – быстрое вырождение их ядер.

В массивных звёздах происходит быстрое выгорание водорода – самого экономичного и эффективного горючего в мире звёзд. Всего за 2,5 миллиона лет водород в ядрах заменяется гелием. Под давлением большой массы периферии звезды ядро начинает сжиматься и разогреваться до нескольких миллионов градусов. Это запускает механизм термоядерного синтеза, при котором слияние ядер гелия порождает углерод. Затем ядра углерода, присоединяя ещё по одному ядру атома гелия, порождают кислород. Таким же образом на химической «фабрике» звезды в процессе «космической технологии» синтезируются элементы от неона до кремния, после чего выгорающее ядро звезды ещё больше сжимается и разогревается до 3-10 млрд. градусов. При таких огромных температурах синтез новых элементов всё ускоряется вплоть до возникновения атомов железа. Появление ядер железа создаёт взрывоопасную ситуацию в ядре звезды. В результате протоны и электроны объединяются в нейтроны с испусканием нейтрино. Большие потоки нейтрино, испускаемые по всем направлениям, резко и быстро снижают давление в ядре, сопротивление ядра падает, и на него обрушивается собственная оболочка. Её удар о ядро приводит к колоссальному выделению энергии. С этого момента звезда представляет собой чудовищных размеров бомбу, готовую взорваться при незначительном изменении условий.

Устойчивость железа и продолжающееся образование ещё более тяжёлых элементов являются причиной всё большего «зашлаковывания» ядра звезды, в котором новообразованные углерод и кислород постепенно замещают гелий. Находясь накануне катастрофического сжатия (гравитационного коллапса), ядро звезды образует условия для мгновенного возгорания углерода. Новый сильный нагрев падающего в процессе быстрого сжатия вещества приводит к мощному термоядерному взрыву.

Взрывы сверхновых, как правило, разносят исходную массивную звезду вдребезги. На её месте образуется волокнистая туманность, а в редких случаях остаётся маленькая нейтронная звезда. Именно так произошло со взрывом сверхновой, который наблюдался китайскими астрономами в 1054 г. По их свидетельству, такая звезда была видна в течение 23 суток даже в дневное время и по видимой величине сравнялась с Венерой. Эта сверхновая породила Крабовидную туманность, представляющую собой не что иное как продолжающее разлетаться вещество взорвавшейся звезды. На месте взрыва осталась небольшая нейтронная звезда.

Наиболее крупные взрывы сверхновых были зафиксированы астрономами, наряду с вышеописанным, также в 1572 и 1604 годах. В 1572 г. датский астроном Тихо Браге наблюдал вспышку сверхновой в созвездии Кассиопеи и составил на неё гороскоп. Как и её предшественница в 1054 г., эта звезда сравнялась с Венерой яркостью своего свечения. Поскольку сила свечения таких звёзд в десятки раз превосходит свечение так называемых новых, эти звёзды и стали называть сверхновыми. Разрыв сверхновой, произошедший в 1604 г., наблюдал Кеплер. В настоящее время было зафиксировано систематическими исследованиями уже более 500 сверхновых звёзд.

Синтезируя в своих недрах тяжёлые элементы, сверхновые звёзды выбрасывают продукты своей «жизнедеятельности» в межзвёздное пространство, где они проникают в блуждающие по Космосу газопылевые облака. Железо, золото, свинец, уран, а вместе сними углерод и кислород примешиваются к водороду гигантских молекулярных облаков. Когда в этих облаках образуются звёзды следующих поколений, в них уже при рождении содержатся примеси самых разнообразных химических элементов. Другим источником пополнения следующих поколений звёзд всем разнообразием элементов таблицы Менделеева, являются, по-видимому, не только взрывающиеся новые и сверхновые звёзды, но и многие сошедшие с главной последовательности звёзды предшествующих поколений. Обмен веществ в Космосе пока ещё очень слабо изучен. Одной из звёзд, унаследовавших от своих предшественниц определённое богатство химических элементов, является Солнце.

Эволюция звёзд сопровождается эволюцией химических элементов, которые при соответствующих условиях вступают в реакции и образуют самые разнообразные соединения. Из них состоят разнообразные космические тела, планеты, наша Земля, всё живое на ней и каждый из нас.

9.6. Солнечная система