Сказка о Б2ФХ, доказавших, что мы — инопланетяне

Генри Рассел (1877-1957) — американский астроном, директор обсерватории Принстонского университета с 1912 по 1947 год. Автор двухтомного учебника по астрономии.

В 1925 году к Расселу пришла молодая девушка Сесилия Пейн (в замужестве Пейн-Гапошкина). Ей удалось по спектру рассчитать количественный состав элементов Солнца. Она сообщила знаменитому астроному, что, по её вычислениям, на Солнце, в отличие от Земли, водорода в миллион раз больше, чем других элементов. Значит, на самом деле Солнце состоит в основном из водорода.

Профессор ответил Сесилии что-то вроде: «Дорогая, выбросьте эту глупость из головы!»

— Неужели Рассел проверил расчёты Сесилии и нашёл ошибку? — сердито спросила Галатея.

Крабовидная туманность спустя 950 лет после взрыва сверхновой, вспышку от которого заметили на Земле в 1054 году.

Пульсар в центре Крабовидной туманности. Снимок получен американским космическим телескопом «Чандра».

— Нет. Просто многие полагают, что они и без всяких расчётов знают истину, но им частенько приходится расплачиваться за самомнение. Так случилось и с Расселом: спустя несколько лет ему пришлось публично признать, что Сесилия права: звёзды состоят в основном из водорода.

К тому времени английский астрофизик Артур Эддингтон уже предположил, что из водорода в звёздах образуется гелий. То есть звёзды — термоядерные реакторы, работающие на водороде. А поскольку практически вся масса видимой Вселенной сосредоточена в звёздах, стало понятно, что основной её элемент — водород.

— Откуда же на водородно-гелиевом Солнце появились элементы тяжелее гелия, например те, из которых состоит человек? — спросил внимательно слушавший Андрей.

— Какой молодец! — Никки уважительно посмотрела на него. — Очень хороший и точный вопрос. Но ответа на него долго не могли найти. Физик Георгий Гамов полагал, что все без исключения химические элементы возникли в момент зарождения Вселенной. Астроном Фред Хойл высказался против теории Гамова и в 1946 году предположил, что образование тяжёлых элементов (нуклеосинтез) идёт внутри звёзд. Он считал, что в их недрах может быть такая высокая температура, при которой вступать в термоядерную реакцию станет даже гелий, и тогда три его ядра соединятся в одно ядро углерода. Обосновать свою гипотезу Хойлу удалось лишь с соавторами, которыми стали астроном-наблюдатель Маргарет Бербидж, её муж, астроном-теоретик Джеффри Бербидж, и физик-ядерщик Уильям Фаулер. В 1957 году они опубликовали ставшую знаменитой статью «Синтез элементов в звёздах», после которой их стали упоминать по первым буквам фамилий: Б²ФХ.

Б²ФХ показали, что в массивных звёздах не только из гелия получаются углерод и кислород, но и углерод превращается в неон, натрий и магний. С ростом температуры центра звезды от обычных десяти-двадцати миллионов градусов (примерно такая температура в середине нашего Солнца) до трёх миллиардов градусов начинают сливаться ядра более тяжёлых элементов, и каждая реакция добавляет звезде энергии. При «горении» кремния возникают самые прочные ядра железа. Они уже не горят, и в центре звезды начинает расти железная сердцевина. Давление внутри достигает такой огромной величины, при которой один кубический сантиметр сжатого звёздного железа весит целую тонну. И в какой-то момент его ядра не выдерживают и начинают «крошиться» — снова распадаться на ядра гелия. Обратный процесс идёт с затратой энергии, но у звезды её накопилось очень много. Ядро теряет прочность и под действием самогравитации «рушится» внутрь звезды. При этом высвобождается огромное количество уже не термоядерной, а гравитационной энергии — и звезда после «падения самой в себя» взрывается.

С гигантским ускорением — в десятки тысяч раз большим, чем испытывает снаряд при выстреле из пушки, — звезда сбрасывает оболочку, одновременно сжимая раскалённую железную сердцевину в нейтронную звезду или чёрную дыру. На небе вспыхивает новая звезда с колоссальной светимостью, или сверхновая — так астрономы называют взорвавшиеся светила. В нашей Галактике каждые несколько десятилетий вспыхивает очередная сверхновая. Она сияет настолько ярче обычных звёзд, что бывает видна даже днём! Оболочка, покинувшая сверхновую, образует расширяющееся облако — туманность. Так, сверхновая, засиявшая на небосводе в 1054 году, сегодня уже погасла, но осталась порождённая ею Крабовидная туманность.

В момент взрыва сверхновой в ядра железа вбиваются дополнительные протоны и нейтроны. Так образуются ядра элементов тяжелее железа: вольфрама, золота, урана и других.