Жак Поль – Вселенная с нуля. От Большого взрыва до абсолютной пустоты (страница 23)
В самом ближайшем будущем Эта Киля может превратиться в гиперновую – коллапсировать – и взорваться с невероятной силой и огромной яркостью. За взрывом, вероятно, последуют длительные гамма-всплески. Если это действительно произойдет и мощные потоки излучения взорвавшейся Эты Киля достигнут Земли, это может привести к апокалиптической катастрофе: наша несчастная планета получит энергетический удар, сравнимый по силе с миллионами атомных бомб. Он вызовет разрушительные ударные волны, способные проникнуть вглубь атмосферы, зажечь гигантские пожары, спровоцировать мощнейшие бури…
☛ СМ. ТАКЖЕ
Катастрофическая смерть первой звезды (13,2 миллиарда лет назад)
Гамма-всплеск, видимый невооруженным глазом (7,7 миллиарда лет назад)
Взрыв сверхновой (1054)
– 4500
Еще одна Сверхновая
Коллапс ядра звезды в конце ее эволюции перешел в колоссальный взрыв. Вещество звезды с огромной скоростью разлетелось во все стороны, образовав Крабовидную туманность.
На расстоянии в шесть тысяч пятьсот световых лет от Земли в созвездии Тельца в результате коллапса – схлопывания ядра звезды массой в десять Солнц – образовалось сверхплотное тело. Оно состояло в основном из нейтронов, объединенных сильным взаимодействием в нечто вроде гигантского атомного ядра. Остальная же часть вещества звезды была грандиозным взрывом выброшена в окружающее пространство.
При выбросе раскаленной материи светимость звезды выросла в несколько миллиарда раз. Такие взрывающиеся звезды называются сверхновыми. На Земле увидели яркую вспышку на небе в 1054 году – поэтому теперь эта сверхновая обозначается SN 1054. Выброшенное при взрыве вещество образовало в межзвездном пространстве быстро разлетающуюся вытянутую туманность с нечеткими контурами – остаток сверхновой, который и сейчас продолжает расширяться со скоростью в тысячу пятьсот километров в секунду.
Британский врач и астроном Джон Бевис открыл эту туманность в 1731 году. А в 1758-м французский астроном Шарль Мессье, изучая небо в ожидании кометы, возврат которой Эдмунд Галлей предсказал еще в 1705-м, независимо переоткрыл ее. В 1844 году Уильям Парсонс, третий граф Росс, богатый ирландский астроном, наблюдал ее в свой 90-сантиметровый телескоп, установленный в его замке Бирр в центральной Ирландии. Очертания туманности, которые он зарисовал при наблюдениях, слегка напоминали краба, поэтому туманность и получила название Крабовидной.
В отличие от множества других космических объектов, свечение которых (тепловое излучение) зависит в первую очередь от их температуры, излучение Крабовидной туманности имеет другую природу: его испускают высокоэнергетические электроны в сверхсильном магнитном поле оставшейся после взрыва SN 1054 нейтронной звезды – пульсара. Под воздействием этого магнитного поля заряженные частицы в туманности движутся по искривленным траекториям, из-за чего и возникает так называемое синхротронное излучение. Оно имеет ту же природу, что и свечение, которое наблюдали в 1947 году специалисты компании General Electric, проводившие эксперименты на ускорителе электронов – синхротроне.
☛ СМ. ТАКЖЕ
Пульсар – космический маяк (–4500)
Еще одна сверхновая (1054)
– 4500
Пульсар – космический маяк
Пульсар – сильно намагниченная быстровращающаяся нейтронная звезда – выбрасывает в противоположных направлениях струи высокоэнергетических частиц – джеты, подобно мощным прожекторам обшаривающие окружающее пространство.
Во время коллапса – схлопывания ядра сверхновой звезды SN 1054, остались неизменными два его физических параметра: угловой момент и магнитный поток. Угловой момент пропорционален массе ядра, скорости его осевого вращения и квадрату радиуса. Магнитный поток пропорционален площади его поверхности (то есть тоже квадрату радиуса ядра) и напряженности его магнитного поля.
Сохранение этих двух величин во время схлопывания ядра вызывает увеличение скорости вращения и напряженности магнитного поля, пропорциональные квадрату относительного уменьшения радиуса. В конце концов нейтронная звезда, образующаяся в результате схлопывания ядра, сжимается до размеров астероида – до радиуса около пятнадцати километров, – и ее вращение разгоняется до пятидесяти оборотов в секунду. Создается магнитное поле в тысячу миллиарда раз мощнее, чем у Земли.
Знаменитый пульсар, притаившийся в недрах Крабовидной туманности, похож на гигантский, быстро вращающийся магнит, что-то вроде динамомашины, вырабатывающей для велосипедной фары напряжение в несколько вольт. Только на поверхности пульсара напряжение измеряется миллионами миллиарда вольт! Электрическое и магнитное поля разгоняют частицы до околосветовых скоростей и выбрасывают их двумя узкими пучками из магнитных полюсов пульсара. Под влиянием мощного магнитного поля траектории частиц искривляются, и разогнанные до огромных скоростей электроны испускают синхротронное излучение, фокусирующееся в узкие пучки вдоль оси вращения пульсара.
Но магнитная ось пульсара не совпадает с осью вращения. Поэтому пучок излучения прецессирует, описывая в окружающем пространстве гигантский конус. Испускаемый пульсаром в космические дали световой луч похож на прожектор маяка, периодически обшаривающий морское пространство. Пульсар в центре Крабовидной туманности открыли в 1968 году американский астрофизик Ричард Лавлейс и его коллеги на трехсотметровом радиотелескопе обсерватории Аресибо на севере Пуэрто-Рико. Их наблюдения подтвердили, что Крабовидная туманность представляет собой остаток сверхновой SN 1054. Скорость вращения пульсара, тридцать три оборота в секунду, доказывает, что он является нейтронной звездой – любой другой объект такое вращение разорвало бы на куски.
☛ СМ. ТАКЖЕ
Еще одна сверхновая (1054)
Время открытий
Более пяти тысяч лет назад возникла письменность – и это стало началом человеческой истории. Продолжительность ее неизмеримо меньше тринадцати миллиарда и восьмисот миллионов лет, прошедших с момента Большого взрыва. Но последняя, пятая часть нашей книги, уже не сможет ограничиваться только последовательностью природных событий, влияющих на ход развития космоса.
В течение последних тысячелетий человек пытался понять мир. Тогда, пять тысяч лет назад, все началось с попыток измерять и регистрировать время. Затем, постепенно закладывая фундамент научного мышления, человечество начало разгадывать послания, получаемые из космоса. За открытиями, сделанными еще в древности, последовало расширение областей познания, произведенное великими философами античного мира. Их труды при посредничестве арабских и персидских мудрецов постепенно проникли на средневековый Запад.
Исследования европейских ученых, таких как Коперник, Кеплер, Галилей, Декарт, Ньютон, постепенно уничтожали невежество, и разум открыл двери в бесконечность.
Солнечная система была описана уравнениями, а всего несколько веков спустя уже вся Вселенная начала открывать нам свои самые сокровенные тайны.
Итак, к концу XVIII века такие провидцы, как Джон Мичелл и Пьер Симон де Лаплас, сформулировали идею существования звезды столь плотной и компактной, что ее не может покинуть ничто, даже свет. В ХХ веке астрофизики – к примеру, немец Карл Шварцшильд или американец Джон Уилер – вооружившись общей теорией относительности Эйнштейна, предложили концепцию, которая получила название «черной дыры». И наконец, в XXI веке астрофизикам во главе с американцем Шепардом Долменом удалось получить изображение этого небесного тела…
Торжествующее человечество уже не может удовлетвориться исследованием Вселенной с помощью мысли или даже телескопов. Оно хочет завоеваний. Люди уже прошлись по Луне, один из их космических аппаратов сел на комету… прежде чем ринуться дальше в космос, к тысячам внеземных миров, первые из которых уже обнаружены швейцарскими астрофизиками Мишелем Майором и Дидье Кело.
– 3000
Счет времени
Стремление контролировать время восходит к самым ранним временам человеческой истории, к древнему Китаю и Вавилону. Однако самый первый календарь появился в Древнем Египте.
За три тысячи лет до нашей эры жизнь миллиона египтян, населявших узкую плодородную полосу посреди пустыни, зависела от ежегодных разливов Нила и наносимого им ила. Для того чтобы предсказывать эти разливы, египтяне создали астрономию. Начало разлива Нила совпадало с днем, когда Сириус, самая яркая звезда на небосводе, становилась видимой на рассвете: гелиакический восход Сириуса ознаменовывал первый день года, разбитого на периоды для удобства определенных сельскохозяйственных работ. Приблизительный солнечный календарь, получивший название «нилотик», обладал существенным недостатком: его год был чуть короче солнечного, поскольку прецессия равноденствий смещала гелиакический восход Сириуса. Тем не менее этот календарь служил людям несколько тысячелетий и стал основой для реформ Юлия Цезаря.
В 2350 году до нашей эры египтяне уже делили сутки на двадцать четыре часа, по двенадцать часов на день и на ночь. Длительность часа зависела от времени года. Для измерения течения времени египтяне использовали днем водяные часы – клепсидру, а ночью ориентировались на группу из тридцати шести звезд, которые называли «деканами», – Сотис (то есть Сириус), Плеяды или Орион. Каждое утро Нут, богиня небес, рождала Ра, бога Солнца, который в лодке совершал дневной маршрут по небу и старился по мере того, как проходил день. Новорожденным он был скарабеем, потом постепенно к полудню достигал максимума своей мощи и становился первым создателем мира, а в сумерках превращался в старца. Ночные двенадцать часов Ра путешествовал по ту сторону бытия, в загробном мире, среди мрачных божеств и ночных кошмаров.