Почему светят звезды?

Ученые давно искали ответ на этот вопрос. Химики говорили: в недрах звезд происходят гигантские химические процессы горения. Физики подсчитывали, размышляли, делали вывод: "Заблуждение! Химические реакции не могут выделять такое громадное количество тепла. Звезды светят миллиарды лет, а запасов химического топлива хватило бы очень ненадолго".

Исследователи радиоактивности придерживались иных взглядов: "Звезды-это гигантские кладовые радиоактивных элементов. Даже таких тяжелых, которые неизвестны на Земле. Тепло их распада и питает вечный звездный огонь". Теоретики исписывали горы бумаги и разводили руками: в тепловом балансе звездного хозяйства концы не сходились с концами. Радиоактивный распад при всем его могуществе не мог быть источником светимости звезд.

Шведский ученый Сванте Аррениус первым назвал совершенно неожиданный источник энергии звезд. Он предположил, что существует природный процесс, при котором легкие атомы, например водород, могут соединяться в более тяжелые: "Гелий представляет собой важный элемент на пути от водорода к более тяжелым элементам".

Если перевести слова Аррениуса на язык современной науки, то они будут звучать так: основа энергетического богатства звезд - превращение ядер водорода в ядра гелия. А если в звездах происходит процесс постепенного усложнения атомных ядер, то это основная идея, на которой можно строить предположения о путях происхождения всех химических элементов.

В 1928 г. физики-теоретики австриец Хоутерманс и американец Аткинсон превратили гипотезу Арре-ниуса в научную теорию. Они показали, по каким последовательным ступенькам происходит превращение водорода в гелий, и подсчитали, что этот простейший синтез ядер может очень долгое время разогревать небесное светило. Ведь при превращении 1 г водорода в гелий выделяется 1250 млрд. Дж тепла. Этого превращения вполне достаточно, чтобы, скажем, Солнце могло щедро одаривать Землю своими лучами многие миллиарды лет. Подавляющее большинство известных нам звезд фактически состоит из водорода и гелия. Прочие элементы на них лишь небольшая примесь. Если на Земле преобладают кислород и кремний, то в космосе наиболее распространены именно водород и гелий - самые первые, самые легкие элементы периодической системы.

Но гелий может рождаться из водорода только при очень высоких температурах. Самые легкие ядра вступают в термоядерные реакции, если в звездных недрах господствует очень высокая температура - 10 МК. Чтобы гелий мог превращаться в более тяжелые элементы, такой температуры уже недостаточно.

Астрофизик Ганс Бете в 1938 г. подсчитал: тот максимум температуры, на который "способны" недра обычных звезд, не превышает 20 МК. Но при такой температуре ядерный синтез не пойдет дальше образования гелия.

Одно из двух: или звезды-неподходящие "фабрики" химических элементов и те каким-то неведомым способом образовались, когда и самих-то звезд еще не существовало, или следует искать особые, сверхгорячие звезды, раскаленные до миллиардов Кельвинов.

перейти к началу страницы