Книга Бытия. Общая история происхождения - Гвидо Тонелли

Однако же, если посмотреть на эти самые волшебные звезды вблизи, вникнуть в то, что происходит внутри них, мы окажемся свидетелями грубого материализма в присутствии непропорционального насилия, и нам будет трудно представить себе систему более нестабильную и турбулентную.

Такая звезда, как наше Солнце, представляется нам гигантской, ее радиус в сто раз больше радиуса Земли: в сравнении с Солнцем Земля кажется незначительной точкой. Но Солнце – всего лишь желтый карлик, звезда небольшого размера, каких много в нашей Галактике. Не на что смотреть в сравнении со звездами из категории гигантов, такими как главная звезда системы Эта Киля: это монстр, масса которого как минимум в сто раз больше массы Солнца. Но, как мы увидим, в мире звезд малые размеры дают большие эволюционные преимущества.

Солнце – это почти идеальный шар раскаленной плазмы, состоящий в основном из водорода и гелия, окруженный магнитным полем и вращающийся вокруг своей оси с периодом в двадцать пять дней. Температура на поверхности около шести тысяч градусов, но во внутренних слоях – превышает миллион градусов.

Происхождение огромного количества энергии объясняется процессами в самом сердце этого громадного шара ионизированного газа. Высокая концентрация вещества создает гигантское гравитационное поле, которое сжимает внутренние слои плазмы. Чем глубже, тем температура выше: в сердце звезды она превосходит пятнадцать миллионов градусов – при таких условиях в этой среде идут реакции термоядерного синтеза.

При слиянии двух ядер легких элементов производится огромное количество энергии. Масса возникающего в итоге связанного состояния меньше массы двух исходных ядер, и эта разница масс превращается в энергию, излучаемую в ходе реакции.

Проблема заключается в том, что добиться такого слияния – например, двух протонов или двух ядер водорода – совсем не просто. Обладая положительным зарядом, они с большой силой отталкивают друг друга, если попытаться привести их в контакт, то есть сблизить на такое расстояние, что сильное взаимодействие будет преобладать над электромагнитным. Добиться этого можно только за счет столкновений ядер в результате экстремальных температур и высокого давления.

Внутри Солнца, при высоком давлении, созданном огромной гравитацией, эти условия выполняются, или, лучше сказать, достаточно близки к необходимым, чтобы вызвать это явление. Но большинство протонов не участвуют в синтезе, за исключением бесконечно малой их доли, которым удается туннелировать сквозь потенциальный барьер благодаря квантовым флуктуациям. Ключевую роль здесь играет масса водорода: она достаточно велика, чтобы количества энергии, выделяющейся в каждой реакции синтеза, хватало для свечения звезды, но все же достаточно мала, чтобы звезда светила миллиарды лет.

В самом сердце Солнца ядра водорода и его изотопов, дейтерия и трития, сливаются, образуя ядра гелия. Энергия, выделяемая в результате реакций, уносится высокоэнергетическими нейтрино и фотонами. Первые без проблем проходят сквозь огромный раскаленный шар и, не встречая никаких препятствий, летят в самые отдаленные области Вселенной. Фотоны и хотели бы поступить так же, но вынуждены оставаться в плену, которому, кажется, никогда не будет конца. Проходя через окружающее их сверхплотное вещество, они то и дело сталкиваются и тут же поглощаются этим веществом, чтобы сразу переизлучиться снова. В процессе они теряют свою энергию и первоначальное направление. Им суждено блуждать в этом адском лабиринте миллионы лет, до бесконечности вращаясь в одном и том же кругу, прежде чем появляется наконец возможность вырваться на волю. Измучившись и утратив давно уже всякую надежду, в один прекрасный момент они почти случайно оказываются на поверхности – и наконец становятся свободными. Отныне они могут путешествовать на бесконечные расстояния: они улетят далеко, со скоростью света, согревая и освещая все на своем пути.

Термоядерная реакция держит всю систему в шатком равновесии. В недрах Солнца идет неравная борьба между гравитацией и сильным взаимодействием. Самое слабое из взаимодействий, проявления которого долгое время оставались в небрежении, получает реванш и вызывает на бой своего более могущественного противника – сильное взаимодействие, которое когда-то смотрело на него сверху вниз. Протрубив сбор всему водороду вокруг, гравитация собрала его и организовала в идеальную сферическую геометрию Солнца, и теперь, зная, что непобедима, она может издать свой боевой клич.

Ужасное давление стискивает вещество, пытаясь разложить его на элементарные составляющие. Протоны, попавшие в ловушку и принуждаемые к слиянию друг с другом, вдруг получают возможность избежать своей участи: огромное количество тепла, выделяемое при образовании ядер гелия, стремится увеличить объем плазмы, разжимая хватку гравитации. Создается равновесие; оно внутренне неустойчиво, потому что рано или поздно водород закончится, но эта битва продлится миллиарды лет.

Самая бурная из сред, пронизанная конвекционными потоками, огромными вихрями и гигантскими плазменными струями, покажется нам, если смотреть на нее с некоторой дистанции, благотворным и мирным светилом, воспеваемым всеми народами как идеал порядка, царящего во всем мире.

На протяжении тысячелетий нам будет неведома яростная борьба, ведущаяся у него внутри. Это эпическая битва, но ее исход предсказуем, и вы уже знаете имя победителя, как знаете и то, что падение противника, когда придет время ему потерпеть поражение, будет катастрофическим.

Противостояние Зевса и богов Олимпа титанам во главе с Кроносом длилось десять лет. Благодаря молниям (новому оружию, созданному циклопами) и метанию камней гекатонхейрами, сторукими гигантами-союзниками, Зевс победил титанов и бросил их в глубокую тьму Тартара. Смертельная битва между гравитацией и сильным ядерным взаимодействием, разворачивающаяся в центре Солнца, продлится гораздо дольше. Потребуется десять миллиардов лет, чтобы израсходовать имеющийся водород, но, когда это произойдет, ничто больше не сможет противодействовать гравитации – и случится катастрофа.

Эпическая эра мегазвезд

Первые звезды, которые засияли во Вселенной через двести миллионов лет после Большого взрыва, были совершенно особенными. Считается, что они были гигантскими, в сто или двести раз больше Солнца, и по этой причине их называют мегазвездами. Они образовались во мраке темных веков, и потребовались десятки миллионов лет, чтобы накопить нужное количество водорода. Открыта охота за теми из них, чей свет все еще доходит до нас из самых удаленных уголков Вселенной, но результатов она пока не дала.

После рекомбинации обычное вещество Вселенной будет состоять из атомов, поэтому оно электрически нейтрально и продолжает остывать. Гравитация медленно собирает его вокруг узлов с наивысшей плотностью темной материи, окутывающей огромное облако газа. Неоднородности развиваются в областях с наиболее интенсивной гравитацией, из-за чего формируются все более внушительные скопления вещества.

Первые звезды не рождаются изолированно, они скучены в более или менее многочисленные группы, организующие большие семейства. Такое локально неоднородное пространственное распределение отразится на последующем формировании галактик.

Мегазвезды сильно отличаются от нынешних звезд не только размерами, но и тем, что состоят