Наука и техника, 2007 № 02 (9) - [6]
• АСТРОНОМИЯ, АСТРОФИЗИКА И КОСМОНАВТИКА
Бегство от умирающего Солнца
Г. Александровский.
Внимательному человеку даже недолгая прогулка по лесу многое расскажет. Как проходит жизнь деревьев — от едва проклюнувшегося из земли ростка до пышно раскинувшейся зеленой кроны и до последних дней уже покосившегося, изгрызенного дуплами лесного старца. Наблюдая многие годы за великим обилием звезд, таких разных по яркости, цвету, по расположению на небосводе и их удаленности от Земли, астрономы (особенно за последние одно-два столетия) сумели понять, определить и выделить среди них совсем молодые светила, достигшие зрелости, и те, чей путь уже подходит к концу. Могут даже сказать, каким именно будет конец той или иной звезды. Немецкий научно-популярный журнал “Бильд дер Виссеншафт” в одном из последних номеров прошлого года опубликовал несколько статей, посвященных старению Солнечной системы. Но, пожалуй, самое любопытное в них — рассказ о некоторых проектах спасения жизни, зародившейся миллионы лет назад на планете Земля. Однако современная астрономия и астрофизика располагают столь большим запасом фактов и теорий о развитии Вселенной, что это позволяет им строить даже такие “сумасшедшие” гипотезы. Мы не приводим имена всех астрономов и астрофизиков, исследующих на основе новейших достижений будущее Солнечной системы и прилегающего к ней космического пространства, — их более двух десятков. Названы лишь авторы трех проектов продления жизни нашей планеты.
Нашу звезду — Солнце — относят к средним или даже малым по величине, ничем не выдающимся небесным телам. Эта звезда не прожила еще и половины срока, отведенного ей природой, — от рождения до смерти. Однако она уже израсходовала почти половину водорода, который в ядре светила превращается в гелий, высвобождая гигантскую энергию. Вместо 70,6 %, какие первоначально составлял водород в массе солнечного вещества, теперь доля его упала до 36,3 %.
Ежесекундно в центральных областях Солнца протекают термоядерные реакции превращен и я водорода в гелий, которые дают тепло и самому Солнцу и всему планетарному семейству. Происходит это при температуре не ниже 15 миллионов градусов. Давление в центральных областях светила противостоит гравитационным силам тяжести его верхних слоев. Эта постоянная борьба ядра и периферии — а только в центре звезды благодаря высоким давлению и температуре возможны процессы слияния атомных ядер — с течением времени приносит победу центральным силам. Объем, в котором происходит ядерный синтез, постоянно расширяется. Поэтому неуклонно повышается светимость Солнца.
“Вскоре после того, как Солнце стало звездой, — заключают ученые, — его светимость составляла только 70 % от того, что оно излучает сегодня. В последующие 6,5 миллиарда лет светимость нашей звезды будет неуклонно расти прямо пропорционально времени”.
Когда же в центре Солнца затухнут ядерные реакции синтеза, начнется новая схватка между центром и внешними слоями звезды. “Выгоревший” водород, пишут астрофизики, уступит внешнему давлению, центр сожмется.
Но тогда повысится концентрация остатков еще не вступившего в ядерную реакцию водорода. Он разгорится “жарче”, и центр снова расширится. В конце концов Солнце в возрасте 7,5 миллиарда лет “раздуется” и перейдет в стадию красного гиганта. Предполагается, что его диаметр превзойдет диаметр нынешнего Солнца в 160 раз. В таком состоянии светило проживет несколько миллионов лет. Оболочка этого шара будет относительно тонкой и нагретой лишь на 3000 градусов — отсюда и красный цвет звезды. Поверхностные слои сравнительно быстро рассеются. В центре же останется очень плотный шар, который станет еще разогреваться. При температуре 100 млн. градусов ядерные реакции преодолеют новый порог: ядра гелия (полученные из водорода) начнут сливаться в ядра углерода. Гелий как топливо выделяет несоизмеримо больше энергии, чем сжигаемый водород.
Солнце из красного гиганта за короткое время перейдет в состояние белого карлика. По размерам оно станет меньше нынешнего Солнца в десяток раз, но по светимости — в 40–50 раз больше. В таком виде наше светило проживет, возможно, около 100 млн. лет.
Но когда придут к концу запасы и водорода и гелия, повторится бурное расширение светила— оно снова станет красным гигантом. Зона горения гелия переместится ближе к периферии. Светило, в которое превратится Солнце, потеряет стабильность: начнутся отдельные вспышки, происходящие оттого, что в ядерную реакцию включатся не затронутые ранее остатки гелия. Светимость будет то резко возрастать, то падать, — такое показывают наблюдения за другими звездами.
В отдельных случаях светимость звезды возрастает более чем в 5000 раз. Обычно это последний яркий акт умирания малых и средних по размеру звезд. Потом начинает усиливаться “солнечный ветер”, то есть разбегание частиц звездной оболочки. Пройдут тысячи лет, — и от красного гиганта останется лишь маленькое горячее ядро.
Примерно 75 000 лет наше светило снова будет в стадии белого карлика, который излучает все слабее. Оставшаяся масса составит половину того, что Солнце имеет ныне, его диаметр уменьшится до 80 000 километров (вместо нынешних 1 391 980 километров), а плотность вещества достигнет двух миллионов тонн в каждом кубическом сантиметре. Вся история нашего ласкового, а порой и довольно жесткого Солнца, воспетого шаманами, жрецами, поэтами займет 12,4 миллиарда лет.
