О времени, пространстве и других вещах. От египетских календарей до квантовой физики

Сутью галактики является ее ядро, густое скопление звезд, форма которого напоминает сферу. Его диаметр составляет примерно 10 000 световых лет, а объем — 525 000 000 000 световых лет в кубе. Если считать, что ядро содержит 100 000 000 000 звезд, то «плотность звездного населения» не превышает одну звезду на 5,25 световых лет в кубе.

При таком скоплении звезд среднее расстояние между ними в пределах галактического ядра — 1,7 световых лет. Это средняя величина для всего объема. Плотность звезд в ядре увеличивается при движении к его центру. Думаю, что в районе центра ядра звезды разделены между собой половиной светового года.

Даже половина светового года — это 3 000 000 000 000 миль, то есть в четыре раза больше, чем ширина орбиты Плутона. Поэтому звезды все-таки не столпились в одном месте и не обязательно должны сталкиваться, но…

Теперь представьте, что где-нибудь в пределах галактики произошел взрыв сверхновой звезды.

Что случится?

В большинстве случаев ничего (за исключением того, что одна звезда разлетится на мелкие обломки). Если сверхновая находится на задворках галактики — к примеру, где-то рядом с нами, вокруг нее так мало звезд, что пи одна из них не попадет в радиус действия ее излучения. Гигантское количество энергии, выброшенное сверхновой в пространство, распространится во все стороны, постепенно ослабеет, и все.

Но если сверхновая находится в центре галактического ядра, галактика уже не отделается легким испугом. Средняя сверхновая выбрасывает количество энергии в 10 000 000 000 раз больше, чем Солнце. Объект, находящийся от нее на расстоянии 5 световых лет, получит за секунду десятую часть энергии, получаемой Землей от Солнца. А на расстоянии половины светового года от сверхновой объект получит в десять раз больше энергии в секунду, чем Земля получает от Солнца.

Это плохо. Если на расстоянии 5 световых лет от нас взорвется сверхновая, у нас в течение года будет немало проблем с перегревом. Если же она взорвется в половине светового года от пас, полагаю, от жизни на Земле мало что останется. Но не надо беспокоиться! В пределах 5 световых лет от нас находится лишь одна звездная система, причем не из тех, где могут появиться сверхновые.

А как насчет влияния на сами звезды? Если бы наше Солнце оказалось по соседству со сверхновой, на него выплеснулся бы поток энергии, весьма чувствительно поднявший его температуру. После этого Солнце, в конце концов, снова обретет равновесие и станет не хуже прежнего (хотя, скорее всего, на его планетах уже не будет жизни). Но даже незначительный рост температуры может привести к увеличению расхода топлива [7] Солнца.

Именно расходом горючего измеряется век звезды. Когда сто запасы уменьшаются до нижней границы, звезда расширяется и становится красным гигантом или происходит взрыв, и возникает сверхновая звезда. Достаточно удаленная сверхновая, слегка подогревая Солнце на протяжении года, может приблизить его на век или даже на 10 веков к такому кризису. К счастью, у нашего Солнца долгий век (несколько миллиардов лет), поэтому несколько веков или даже миллион лег не станут решающими.

7

Звезды — светящиеся газовые шары. Образуются из межзвездной газово-пылевой среды (главным образом, водорода и гелия) в результате гравитационного сжатия. Источником энергии звезды является «горение» водорода. Время жизни звезды на этапе «горения» водорода пропорционально ее массе и обратно пропорционально светимости, ибо от массы зависит запас ядерного горючего, а от светимости скорость, с которой оно расходуется. (Примеч. пер.)

Однако некоторые звезды не могут позволить себе постареть даже немного. Они уже находятся слишком близко к такому уровню расхода горючего, который приведет к радикальным и необратимым изменениям. Назовем такие звезды, пребывающие на грани, предсверхновыми. Сколько их в галактике?

По оценкам экспертов, в течение века на каждую галактику приходится в среднем по три сверхновых звезды. Это значит, что за 33 000 000 лет в среднестатистической галактике будет миллион сверхновых. Учитывая, что жизненный цикл галактики измеряется сотнями миллиардов лет, любая звезда, которую от состояния сверхновой отделяет несколько миллионов лет, может оказаться на грани.

Если из 100 миллиардов звезд, составляющих среднестатистическое галактическое ядро, миллион звезд приблизился к этой грани, то одна звезда из каждых 100 000 является предсверхновой. Это означает, что предсверхновые в пределах галактического ядра разделены средним расстоянием в 80 световых лет. При приближении к центру ядра среднее расстояние сократится до 25 световых лет.

Но даже если расстояние составит 25 световых лет, свет сверхновой будет в 250 раз меньше, чем поступающий на Землю от Солнца. Иными словами, его эффект совершенно незначителен. Между прочим, мы имеем возможность довольно часто наблюдать вспышки сверхновых в разных галактиках, и ничего страшного не происходит. Сверхновая медленно умирает, а галактика становится такой же, как прежде.

Между тем, если среднестатистическая галактика имеет одну предсверхновую на каждые 100 000 звезд, отдельные галактики могут оказаться беднее или богаче этими звездами, находящимися на грани. В какой-то галактике может оказаться одна предсверхновая на каждую тысячу звезд.

В такой галактике ядро будет содержать 100 000 000 предсверхновых, разделенных между собой средним расстоянием в 17 световых лет. Ближе к центру расстояние между ними уменьшится и может достичь даже 5 световых лет. Если сверхновая осветит предсверхновую, находящуюся в 5 световых годах ог нее, она ощутимо сократит ее жизнь. И если до этого события предсверхновую отделяла от взрыва тысяча лет, после него ее срок может сократиться всего лишь до нескольких месяцев.

Затем, когда она взорвется, более отдаленная предсверхновая, чья жизнь уже оказалась укороченной после первого взрыва, приблизится к пограничному состоянию. Вполне вероятно, что по прошествии нескольких месяцев она взорвется.

И так далее, и так далее… Процесс будет продолжаться, напоминая падение костяшек домино, и в конце концов окажется, что в галактике взорвалась не одна сверхновая, а несколько миллионов, хотя не одновременно, а друг за другом.

Это и называется галактическим взрывом. Не приходится сомневаться, что именно так возникает фейерверк волн, которые, распространившись на миллиарды световых лет, все еще улавливаются.

Быть может, все это мои фантазии? Честно говоря, вначале так оно и было. Однако наблюдения 1963 года показали, что речь идет о вещах более серьезных.

Наблюдения велись за галактикой в Большой Медведице, названной М82, потому что она имеет номер 82 в списке небесных тел, составленном французским астрономом Шарлем Мессьером около двух столетий назад.

Мессьер был охотником за кометами. Большую часть жизни он проводил у телескопа, выискивая кометы, постоянно их находил, но каждая очередная комета неизменно оказывалась неким туманным объектом, который постоянно находился в небе.

В конце концов он решил составить карту звездного неба и нанести па нее все гуманные объекты, так похожие на кометы, чтобы они больше никогда и никого не вводили в заблуждение. Таких объектов оказалось 101. Именно список мешавших астроному объектов звездного неба сделал его имя бессмертным.

Первым в этом списке под индексом М1 шла Крабовидная туманность. Далее следовали две дюжины шаровидных скоплений (сферические скопления плотно «спрессованных» звезд). Под индексом М13 значилось созвездие Геркулеса — в то время самое большое из всех известных. Около тридцати позиций в его списке занимали галактики, в том числе Андромеда (М31), Водоворот (М51). Кроме того, в его списке присутствовали такие известные объекты, как туманность Ориона (М42), Кольцевая туманность (М57) и Полночная туманность (М97).

М82 — это галактика, находящаяся в 10 000 000 световых годах от Земли. Она вызвала интерес астрономов тем, что оказалась сильным источником радиоволн. На нее был направлен 200-дюймовый телескоп, что позволило сделать фотографии сквозь фильтры, блокирующие любой свет, кроме идущего от ионов водорода. У ученых имелись основания предполагать, что любые существующие возмущения проявятся наиболее наглядно именно на водородных ионах.

Все получилось! Были обнаружены потоки ионов водорода, растянувшиеся на тысячу световых лет, исходящие из галактического ядра. Суммарная масса выброшен пою водорода оказалась эквивалентной массе, как минимум, 5 000 000 средних звезд. Судя по скорости распространения потоков и пройденному ими расстоянию, взрыв произошел около 1 500 000 лет назад. (Свету требуется 10 миллионов лет, чтобы добраться до нас от М82, так что по земному времени взрыв имел место 11 500 000 лет назад в самом начале плейстоцена.)