Юрий Фиалков - Как там у вас, на Бета-Лире?

• Название: Как там у вас, на Бета-Лире?
• Автор: Юрий Фиалков
• Издательство: Детская литература
• Жанр: Детская образовательная литература
• Год: 1977

Книга о проблемах космохимии, о современном уровне знаний в этой науке и ее перспективах.

---

Ничто не вечно под… Впрочем, эту не мною придуманную сентенцию я уже высказывал. Да, придет время, выгорит на Суирисе и гелий, а ядро сожмется еще больше. Поэтому температура поднимется еще выше и достигнет порядка миллиарда градусов. При такой температуре становится уже возможным дальнейшее присоединение ядер гелия (альфа-частиц) к химическим элементам: магний с гелием дает кремний, кремний — серу, сера с гелием образует аргон, аргон с гелием рождают кальций, а кальций с гелием — титан.

Вот, оказывается, как рождаются химические элементы. Вот как они развиваются. И это объясняет многое, хотя бы… Но тут снова, в который раз, вмешивается читатель-скептик.

— Написать можно все, что угодно! А доказательства какие у вас? Кто заглядывал внутрь тех звезд температурой в миллиард градусов?! — вопрошает скептик хотя и немного устало, но все еще достаточно въедливо.

Ответ читателю-скептику не будет особенно велеречивым. С помощью спектрального анализа все перечисленные элементы удается обнаружить на звездах. Более того, звезда Альдебаран (да, та самая, с одной из планет которой произошло столь трагикокомически завершившееся вторжение на Землю, о чем рассказал в великолепном рассказе «Вторжение с Альдебарана» С. Лем) состоит в основном из магния и кальция, других элементов на ней совсем немного: спектрографы застали эту звезду как раз в тот «момент», когда она вступила в магниевокальциевый возраст. А вот звезда Бетельгейзе немного постарше — она состоит преимущественно из титана.

Итак, на Суирисе образовались уже довольно тяжелые (по сравнению с исходными водородом и гелием) элементы, и ядро звезды поэтому уплотнилось еще больше, а следовательно, возросла температура, достигнув трех миллиардов градусов (прошу оценить тот литературный аскетизм, с которым я называю температуры в сотни миллионов и миллиарды градусов, не прибегая при этом к эпитетам превосходной степени; впрочем, как увидит читатель, на эту сдержанность у меня имеются причины). При такой температуре довольно быстро образуются — опять-таки путем последовательного присоединения альфа-частиц — элементы, находящиеся на вершине энергетической кривой (вспомните первую главу): железо и примыкающие к нему металлы.

Впрочем, при трех миллиардах градусов начинают идти многие процессы, в которых главным действующим лицом выступает уже не гелий, а значительно более тяжелые ядра. Так, например, протекает процесс, называемый в астрофизической литературе термином, от которого каждого правоверного химика хватил бы удар и который тем не менее достаточно строг и логичен: «горение кислорода». Но ведь речь идет действительно о слиянии ядра атома кислорода с ядром атома… кислорода!

Образование элементов группы железа может считаться высшей точкой расцвета звезды — еще бы, она создала наиболее энергетически выгодные элементы. Дальнейший процесс синтеза элементов на звезде может идти только за счет поглощения, но не выделения энергии — отныне звезда начинает тратить то, что она накапливала в течение многих миллиардов лет. И, как это бывает почти всегда, сбережения расходуются быстрее, чем накапливаются. Отныне звезда начинает вести счет не на миллиарды лет и даже не на миллионы — на циферблате звездных часов теперь тысячи, а затем и сотни лет.

Возникновение «железных» элементов еще более утяжеляет ядро Суириса, сжатие же ядра по уже привычной для нас схеме ведет к еще большему повышению его температуры и к понижению температуры продолжающейся расширяться оболочки. Поэтому для нас, земных наблюдателей, звезда все более «мрачнеет», становится все холоднее. Глядя на такую звезду, и не подумаешь, какие страсти бушуют в ее ядре. Слово весьма уместное, особенно если применять его в изначальном смысле. Ведь можно испугаться уже самого числа, которым выражается температура ядра: 6 миллиардов градусов!

При такой температуре кванты энергии, частицы гамма-излучения, пронизывающего ядро звезды, приобретают такую скорость, что, сталкиваясь с ядрами элементов, выбивают из них протоны, нейтроны, а то и альфа-частицы. И это уже не те «кроткие» альфа-частицы, какими они были при звездном морозе в несколько сот миллионов градусов, это яростные, неистовые снаряды, которые вместе с юркими нейтронами и протонами быстро расширяют ассортимент химических элементов вплоть до самых пограничных, то есть до урана и соседних с ним элементов (кстати, уран был недавно обнаружен с помощью спектрального анализа на одной из звезд в созвездии Рыб).

Образование тяжелых — на этот раз уже без всякого сравнения — элементов также подтверждено экспериментально, причем с не часто встречающейся даже в выдающихся открытиях убедительностью.

В 1952 году на одной из звезд был обнаружен элемент № 43 — технеций. Казалось бы, что тут такого — элемент как элемент. А вот не «как элемент». Это сегодня в клетке № 43 значится химический символ Tc, а лет сорок назад в этой клетке стоял лишь унылый вопросительный знак: элемент № 43 тогда не был еще известен. Тогда еще не знали, что все попытки отыскать 43-й на Земле обречены на неудачу, потому что технеций успел уже давным-давно исчезнуть с нашей планеты. Все изотопы этого элемента радиоактивны, причем самый долгоживущий изотоп имеет период полураспада около двух миллионов лет, в масштабе времени жизни Земли — миг. Все эти обстоятельства выяснились, когда технеций был синтезирован физиками; искусственное происхождение этого элемента, кстати, отразилось в его названии.

Два миллиона лет, земной миг, для Вселенной вообще нечувствительный промежуток времени. Поэтому открытие технеция на звездах означает одно: этот элемент образуется сейчас, сиюсекундно. Стало быть, пути развития элементов на звездах — не просто изящная схема, придуманная физиками. Справедливость этой схемы нам демонстрируют звезды.

Но, пожалуй, самым ярким подтверждением торжества идей о развитии элементов во Вселенной служит открытие на звездах другого земного «мистера X» — 61-го элемента, прометия. Этот элемент, подобно технецию, тоже не существует на Земле, потому что самый долгоживущий из изотопов прометия, всех до единого радиоактивных, прометий-145, имеет период полураспада уж совсем нечувствительно малый: 18 лет[12].

Прометий был обнаружен на звезде с казенным названием Н 465. Находится эта звезда в созвездии Андромеды и по всем внешним признакам сформировалась в нынешнем своем облике совсем недавно — каких-нибудь 100 миллионов лет назад. Если бы прометий был в составе «строительного материала» звезды при ее образовании, то к нашему времени от него не осталось бы и воспоминания. Поэтому не приходится сомневаться: прометий вместе с другими элементами образуется на звездах сейчас, сию секунду.

Итак, на Суирисе образовался весь ассортимент тяжелых элементов. Легкие элементы почти полностью выгорели, и скопление элементов-тяжеловесов приводит к тому, что, как в четвертом акте оперы «Кармен», с нарастающей скоростью надвигается трагический финал. В общем, температура звездного ядра приближается к чудовищной величине 20 миллиардов градусов. Раз я тут решился употребить эпитет, да еще такой, «превосходнее» которого придумать нельзя, стало быть, температура действительно подошла к своему верхнему пределу — да и то сказать, всему наступает конец, даже повышению температуры на звездах. При 20 миллиардах градусов начинается процесс, полностью обратный тому, который шел на Суирисе миллиарды лет: атомные ядра распадаются на протоны и нейтроны, и… звезда перестает существовать.

Сильнейший взрыв, не соизмеримый по силе ни с какими иными процессами, протекающими в природе, разбрасывает вещество звезды, разбивает атомы водорода (а ведь протоны и быстро превращающиеся в них нейтроны — это ядра атомов водорода) и не успевшие разложиться в горячей — на 20 миллиардов градусов — печи элементы. Астрономы с радостью фиксируют появление ярчайшей звезды там, где еще вчера на небосклоне не было видно ничего либо еле-еле мерцала тусклая оболочка умирающей звезды (оболочка-то ведь совсем остыла!), а сегодня ослепительно — даже на расстоянии многих сотен световых лет! — сияет звезда, которую уважительно именуют с большой буквы — Сверхновая.

Каждая Сверхновая — не просто астрономический объект, пусть и очень интересный. Сверхновая — это… Но тут следует сделать отступление, не лирическое, нет — философское.

Прежде всего с признательностью вспомним философов-мате-риалистов, философов-марксистов. Они давно установили два пути развития процессов в природе: эволюционный (постепенный) и революционный (резкое изменение). Медленно, невообразимо медленно, даже по часам Вселенной, стрелка которых отсчитывает не секунды, а миллиарды лет, идет процесс образования химических элементов на звезде. Постепенно происходит переход одних элементов в другие, постепенно расширяется перечень элементов, составляющих звезду, постепенно изменяется температура: у ядра повышается, у оболочки понижается. Все это типичные примеры эволюционных процессов.