Хенрик Свенсмарк - Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата

• Название: Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата
• Автор: Хенрик Свенсмарк
• Издательство: Ломоносовъ
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2011
• ISBN: 978-5-91678-093-2

Как образуются облака? Оказывается, «виновники» этого процесса — космические лучи. А от облачного покрова зависит температура нашей планеты. Больше космических лучей — на Земле холоднее. Потоки заряженных частиц из космоса уменьшаются — планета теплеет. Так все просто? Нет, конечно же, не просто; картина куда более сложная и… захватывающая!

В своей книге, впервые выходящей на русском языке, датский физик Хенрик Свенсмарк и английский писатель, популяризатор науки Найджел Колдер объясняют, каким образом наше родное Солнце и далекие галактики участвуют в формировании погоды над нашими головами.

---

Сторонники идеи космической зимы пережили временное разочарование. Определенно, это была не единственная сверхновая в нашем окружении, и, даже если она была ближайшей к нам, это не обязательно означает, что она была и самой влиятельной. Задача астрономов — распознать события, явленные в окружающем нас космическом пейзаже, и начать им следует с вопроса: где взорвалась звезда, существование которой подтвердили ученые из Мюнхена.

Возможные виновники

Чтобы доставить на Землю свои атомы железа-60 с расстояния, немногим превышающего сто световых лет, сверхновая должна была находиться в 20, максимум в 30 раз дальше от нас, чем ближайшая к Солнечной системе звезда — Альфа Центавра, довольно ярко сияющая на ночном небе (правда, в Южном полушарии). Сегодня все массивные звезды, готовые вот-вот переродиться в полноценные сверхновые, находятся намного дальше.

Одна из них светит с расстояния 400 световых лет. Это красный гигант Бетельгейзе — огромная звезда, украшающая плечо охотника Ориона (если, конечно, созвездие вообразить в виде человека). Масса Бетельгейзе, в пятнадцать раз превышающая массу Солнца, обрекает эту звезду на короткую жизнь и зрелищную смерть. Она уже раздулась до огромного красного шара, а значит, до взрыва ей остался только шаг. Чтобы вы могли составить себе представление о том, что такое световой год, приведем такой пример: если бы Бетельгейзе стала сверхновой на этой неделе, свет взрыва увидели бы только наши потомки, да и то не раньше двадцать пятого столетия.

Бетельгейзе принадлежит к так называемой ассоциации Орион ОВ1, куда входят яркие звезды из пояса Ориона. Ассоциации — это группы звезд, родившиеся в одно время и все еще находящиеся недалеко друг от друга. Масса одной такой звезды составляет от 10 до 30 масс Солнца. Эти жаркие звезды голубого цвета испускают сильное излучение. Так как они живут недолго, от 30 до 100 миллионов лет, ОВ-ассоциации — это наиболее вероятная сцена для выступления сверхновых. Спутник НАСА «Комптон»[92] выявил в скоплении Орион ОВ1 гамма-излучение, характерное для алюминия-26, «выпеченного» звездными взрывами за последний миллион лет.

Пояс Гулда назван в честь Бенджамина Гулда (1824–1896), американского астронома, первым привлекшего внимание ученых к этом звездному скоплению еще в 1870-е годы, когда он работал в Аргентине. В Поясе Гулда несколько ОВ-ассоциаций, соединившихся в эллиптическое кольцо длиной 2400 световых лет и шириной 1500 световых лет. Поскольку Солнце и его планеты находятся внутри Пояса Гулда, то небо вокруг нас просто усеяно взрывными ОВ-звездами.

В скоплении постоянно происходят своего рода цепные реакции: солнечные ветры и ударные волны от массивных звезд одного поколения уплотняют разреженный газ, заполняющий пространство между звездами; этот сильно сжатый газ порождает новые ОВ-звезды, которые тоже взорвутся в свой черед. В том участке галактического рукава Ориона, где находится сейчас Солнечная система, взрывы сверхновых заменили обычно холодный межзвездный газ намного более разреженной плазмой из наэлектризованных атомов, настолько горячих, что они излучают рентгеновские лучи. Астрономы назвали эту область «Местный пузырь». Кое-кто предпочитает название «Местный дымоход», так как сейчас ученые знают, что разреженный газ пересекает весь галактический диск, где сосредоточены звезды Млечного Пути. Горячая плазма фонтанирует в межгалактическое пространство.

В какую же эскадрилью звезд входила та, что взорвалась достаточно близко от Земли, чтобы забрызгать ее атомами железа-60? В течение последних нескольких миллионов лет взаиморасположение Солнца и его буйных соседей постоянно менялось. Временами зона звездных боевых действий оказывалась ближе к Солнечной системе, чем в нынешнюю эпоху. Спутник «ГИППАРКОС» составил довольно точную карту расположения и движений звезд, которая помогла астрономам разобраться в том, где же все-таки должен был находиться виновник.

Ученые выяснили, что наиболее вероятный кандидат — это скопление звезд, располагающееся в направлении Южного Креста и, таким образом, не наблюдаемое в Европе или Северной Америке. Речь идет о подгруппе Нижний Центавр — Южный Крест в ОВ-ассоциации Скорпион — Центавр, находящейся от нас сегодня на расстоянии около 400 световых лет. Согласно расчетам Хесуса Маиса Апельяниса из университета Джонса Хопкинса (штат Мэриленд, США), эта подгруппа всего несколько миллионов лет назад была ближе к Земле на 100 световых лет. Одна из внешних звезд этого скопления могла подойти к нам на расстояние 120 световых лет и затем взорваться.

Или же банда преступных звезд может скрываться на другой стороне неба, в созвездии Тельца. Самая известная там группировка — это Плеяды, ранее упоминавшиеся как Семь Сестер. Они расположены вне Пояса Гулда, но со звездами, входящими в пояс, их объединяет общее происхождение. Плеяды достаточно близко расположены, чтобы вы могли невооруженным глазом увидеть семь ярких голубых красавиц в сопровождении почти ста кавалеров. Расстояние до Плеяд все время увеличивается, а это значит, что раньше они были к нам ближе.

Самых больших ОВ-звезд в этом скоплении уже нет — они взорвались, не дожив до наших дней. Возможно, за последние двадцать миллионов лет как раз двадцать звезд и взорвались. Томас Бергхёфер из Гамбургской обсерватории и Дитер Брайтшвердт из Института внеземной физики общества Макса Планка в Гаршинге предположили, что ответственность за всплеск атомов железа-60 лежит на одной из исчезнувших звезд Плеяд.

Решение этого вопроса, вероятно, откладывается до обнаружения большего количества редких радиоактивных изотопов и в небе, и на Земле. На сегодняшний день сверхновая, разыскиваемая учеными из Мюнхена, — все еще загадка для астрономов. Оба варианта — Нижний Центавр — Южный Крест и Плеяды — могут оказаться ошибочными.

Барабанная дробь звезд

Искать другие сверхновые — самая последняя из забот. Хватило бы одной или двух, оказавшихся достаточно близко, чтобы оросить Землю экзотическими изотопами, поиск которых все еще продолжается — и в древних антарктических льдах, и на морском дне. Тем не менее даже если другие сверхновые в Поясе Гулда были слишком далеко, чтобы поставлять на Землю атомы, они все же могли спровоцировать рост космических лучей.

Статистические данные о Поясе Гулда позволяют предположить, что барабанная дробь звездных взрывов могла вызвать несколько таких скачков в течение последних трех миллионов лет, и каждый был способен повлечь за собой более или менее суровую «космическую зиму». Содержание тяжелого кислорода в микроокаменелостях на морском дне говорит о том, что было несколько особенно сильных похолоданий: 2,7 миллиона лет назад, 2,1 миллиона лет, 1,3 миллиона лет, 700 тысяч лет и 500 тысяч лет назад. Но чтобы связать их со сверхновыми, от астрономов требуется не статистика — от них требуются даты.

Прежде чем приступить к определению возрастов взорвавшихся звезд, необходимо их распознать, и наземные и орбитальные телескопы предлагают несколько способов решения этой задачи. Самое очевидное, с астрономической точки зрения, — это просто «увидеть» остатки сверхновых: они представляют собой облака звездных обломков, все еще полыхающие в видимом и невидимом свете. Однако собранный по всему небу урожай из 250 объектов сможет рассказать историю, простирающуюся в прошлое лишь на несколько тысяч лет.

Или же нужно хорошенько потрудиться, разыскивая радиоактивные атомы, оставшиеся после взрывов и все еще «засоряющие» небо. Эти атомы обнаруживают себя, испуская гамма-лучи определенных энергий, которые можно уловить с помощью орбитальных гамма-телескопов. Так, например, с помощью данных, полученных спутником НАСА «Комптон», Роланд Диль с коллегами из Института внеземной физики общества Макса Планка нашли различимые приметы алюминия-26, рассеянного по всему диску Млечного Пути рядом со скоплениями больших звезд. Гамма-лучи также говорят о радиоактивном излучении, поступающем из Пояса Гулда — в частности, от ассоциации ОВ-звезд Скорпион — Центавр — теперь эту группу также подозревают в том, что она могла быть источником железа-60, достигшего Земли.

Группа Роланда Диля прибегла к помощи европейского спутника ИНТЕГРАЛ[93], чтобы с высокой точностью просчитать эти гамма-лучи и вычислить общую массу алюминия-26, рассеянного в космосе: она в три раза превысила массу Солнца. Чтобы образовалось такое количество столь редких атомов, нужно, чтобы в Галактике каждые пятьдесят лет взрывалась одна массивная звезда, — и эта цифра совпадает с ожиданиями астрофизиков.

Пояс Гулда выгодно отличается от других групп звезд, потому что он расположен под углом к основному диску Галактики. Дальнейшая работа ИНТЕГРАЛа позволит уловить достаточно гамма-лучей, чтобы точно определить те области Пояса Гулда, где повышена концентрация алюминия-26 и других элементов, — такие области должны соответствовать остаткам сверхновых, которые не распознаются иными методами. Затем можно будет определить соотношение разных радиоактивных элементов и, таким образом, установить, как давно произошли взрывы.