Учитывая, что существует около 10 000 000 000 000 000 000 звезд во Вселенной, какие другие странности существуют в звездном зоопарке?
74. Почему звезды взрываются?
Большинство звезд, подобных Солнцу, сжигают водород в гелий. Но они никогда не станут достаточно плотными/горячими, чтобы перейти к следующему шагу — сжиганию гелия в углерод.
Таким образом, у большинства звезд, растративших Н-топливо, остается последний тяжелый вздох раздувшегося расточительного красного гиганта, а затем они медленно исчезают, как белые карлики.
У массивных звезд происходит по-другому. После превращения какого-то элемента в более тяжелый они всегда оказываются достаточно плотными/горячими, чтобы перейти к следующему шагу.
Большинство массивных звезд заканчивают свою жизнь «кремниевым горением» — супербыстрым ядерным строительством элементов, что, в конечном счете, преобразует ядро в железное/никелевое.
Ядро из железа/никеля влечет за собой катастрофу. Дальнейшее строительство элементов требует энергии. Оно высасывает, подобно вампиру, тепло из звезды, а не создает энергию.
Неспособность генерировать тепло для противостояния своего газа подавляюще мощной гравитации, пытающейся раздавить его, приводит к тому, что ядро «коллапсирует».
Коллапс останавливается только с формированием «нейтронного ядра» — суперплотного шара нейтронов. Он такой твердый, что сжимающиеся слои звезды буквально отскакивают от него.
Коллапс обращается во взрыв (рождение сверхновой). Нейтрино — субатомные частицы, возникшие при рождении нейтронного ядра, — сдувают оболочку со звезды.
Сверхновая может ненадолго затмить целую галактику из 100 млрд звезд. Это означает, она может быть видна через огромные пространства Вселенной.
Кстати, яркий свет от сверхновой составляет менее 1 % всей выделяющейся энергии: 99 % уносят с собой нейтрино.
Кроме сверхновой с «коллапсирующим ядром» существует второй важный тип сверхновых звезд. Он встречается в двойной системе, в которой одна звезда эволюционировала в белого карлика.
Вещество от звезды-компаньона перетекает на белый карлик, запуская стремительный механизм ядерных реакций. Звезда сама выдувает сверхновую.
Ключевое свойство сверхновой звезды второго типа — техническое название «сверхновая типа Ia» — состоит в том, что светимость при взрыве всегда одинаковая.
Тип Ia сыграл решающую роль в измерении расстояний во Вселенной. В 1998 с помощью таких сверхновых выявили существование таинственной «темной энергии».
75. Что, если сверхновая возникнет рядом?
Поскольку сверхновая звезда может легко гореть так же ярко, как 10 млрд Солнц, ее прохождение по нашим космическим задворкам может иметь страшные последствия.
Если бы сверхновая взорвалась в пределах 30 световых лет от Земли, это была бы ослепляюще яркая звезда, по крайней мере, в 100 раз более яркая, чем полная Луна.
Мало того что она была бы видима при дневном свете, к тому же на несколько месяцев исчезла бы ночь, что осложнило бы жизнь существ, охотящихся по ночам.
Затем, пусть спустя 30 лет, которые необходимы свету, чтобы достичь нас, появился бы смертельный дождь со снегом субатомных частиц, который продлился бы 300 лет.
Если такие частицы будут бомбардировать атмосферу, они могут лишить Землю ее озонового слоя, который защищает жизнь от смертельного солнечного ультрафиолетового излучения.
Жизнь на поверхности Земли станет невозможна. Смогут выжить только существа в море, в пещерах или под землей.
Невозможно оценить, насколько распространены сверхновые на Млечном Пути, так как они часто скрыты за завесой межзвездной пыли. Но… в такой галактике, как наша, мы видим 1 сверхновую каждые 50 лет или около этого. Значит, в 10-млрд-летней истории Млечного Пути было 200 млн сверхновых.
С момента рождения Земли одна или две сверхновых должны были взорваться в пределах 30 световых лет. Это легко могло вызвать массовое вымирание жизни.
К счастью, ближайшая известная сверхновая за последние 400 лет — SN1987A— была на расстоянии в 170 000 световых лет в галактике-спутнике Млечного Пути.
Плохая новость: Бетельгейзе — яркая звезда в созвездии Ориона — находится на грани превращения в сверхновую. Хорошая новость: это может занять еще миллион лет!
К счастью, Бетельгейзе находится на расстоянии около 650 световых лет от нас. Если она взорвется, то окажется ~ в 500 раз слабее, чем сверхновая на расстоянии 30 световых лет.
Но сверхновая отходит на второй план по сравнению с всплеском гамма-излучения необычайно энергичной сверхновой, в котором рождается черная дыра.
Важно отметить, что энергия «гамма-луча» распространяется в одном направлении, как свет от маяка. Это «луч смерти» из высокоэнергетического гамма-излучения.
Гамма-всплеск даже в 10 000 световых лет от Земли может разбить или «ионизировать» атомы в атмосфере, разрушив озоновый слой и поставив под угрозу жизнь.
76. Что такое нейтронные звезды и пульсары?
Удивительный факт: вы можете поместить все человечество в объем, соответствующий кусочку сахара. Почему? Потому что вещество может быть умопомрачительно пустым.
Если говорить примитивно, вы можете представить атом как мини-Солнечную систему с электронами, движущимися по орбитам. Они подобно планетам вращаются вокруг крошечного центрального ядра, подобного Солнцу.
Но картина атома как мини-Солнечной системы не в состоянии передать, как удивительно пуст атом. Это на 99,9999999999999 % пустое пространство.
Если бы вы могли выжать все пустое пространство из всех атомов, то все люди в мире, все человечество, действительно поместилось бы в объеме размером с кусочек сахара.
Это не просто безумная теория. В космосе есть объекты, где все пустое пространство было выжато из их атомов. Это нейтронные звезды.
Нейтронная звезда является реликтом (сколлапсировавшим ядром), оставшимся при превращении массивной звезды в сверхновую. Представьте себе Солнце, сжатое до объема горы.
Если бы вы могли подойти к нейтронной звезде и вычерпнуть из нее объем размером с кусочек сахара, он бы действительно весил столько же, сколько весь род человеческий.
Когда звезда сжимается в нейтронную звезду, она вращается все быстрее. Это подобно фигуристу на льду, складывающему руки. Вращаясь, нейтронная звезда как будто кричит: «Я здесь!»
В 1967 24-летняя студентка Джоселин Белл работала на радиотелескопе в Кембридже. Она обнаружила регулярные импульсы радиоволн от объекта СР1919.
