Рождение и гибель Сверхновых звезд

Эти события случаются буквально раз в столетие. В далеком уголке небесной бездны неожиданно вспыхивает звезда необычной яркости. С каждым днем она теряет свой блеск, тускнеет, невооруженный глаз уже не может разглядеть ее. И наконец исчезает. Почти так же неожиданно, как и появилась. Словно и не было никакой вспышки. Такие удивительные звезды астрономы и астрофизики называют Сверхновыми.

Взрыв Сверхновой - настоящая космическая катастрофа. При ее вспышке выделяется чудовищное количество энергии. По самой грубой оценке, оно могло бы образоваться при одновременном взрыве многих миллиардов самых мощных водородных бомб. Ученые пока не могут объяснить истинную причину появления Сверхновых. А понять эту причину было бы крайне важно для окончательного выяснения картины происхождения элементов.

Светимость Сверхновых спадает согласно определенному закону: ее величина через определенный интервал уменьшается в одно и то же число раз. Такой вид изменений в природе встречается часто. К ним относится и радиоактивный распад. Через время, равное периоду полураспада, начальная масса радиоактивного вещества уменьшается вдвое. И в два раза меньшим становится суммарное значение энергии распада.

Оказалось, что через каждые 55 суток Сверхновые звезды делаются вдвое менее яркими. Такое убывание светимости навело ученых на смелую мысль. А что если выделение энергии после взрыва Сверхновой объяснить радиоактивным распадом какого-нибудь изотопа с периодом полураспада в 55 сут? Из тысячи известных радиоактивных изотопов оказались подходящими только два: берил-лий-7 и стронций-89. Они распадаются наполовину как раз за 55 сут. Но та энергия, которая выделяется при их бета-распаде, так мала, что даже на краткий миг не способна была бы обеспечить блеск Сверхновых, даже если допустить, что эти звезды почти целиком состоят из бериллия или стронция.

Новый претендент обнаружился среди элементов, которые были синтезированы учеными. Это был трансурановый элемент калифорний с порядковым номером 98. Его изотоп - калифорний-254 удалось приготовить массой всего около 30 миллиардных долей грамма. Но и этой пылинки оказалось достаточно, чтобы измерить период полураспада: он оказался равным 55 сут.

И тогда появилась гипотеза: энергия самопроизвольного деления калифорния-254 служит источником светимости Сверхновой в течение почти двух лет - до тех пор пока весь калифорний не распадется.

Но как синтезируется сам калифорний? Ведь мы остановились на том, что механизм образования элементов отключился на висмуте. Перед взрывом Сверхновой все ядерные реакции в звезде идут особенно интенсивно, в том числе и взаимодействие с а-частицами уже знакомого нам неона-21. За короткий промежуток времени рождается громадное количество нейтронов. Ядра успевают на этот раз поглотить нейтроны быстрее, чем произойдет их бета-pacпад. Неустойчивость элементов с массой, большей массы висмута, уже не станет мешать синтезу. Цепь превращений будет удлиняться и приведет к образованию очень тяжелых элементов, среди них и калифорния.

Ученые произвели любопытный расчет. Оказывается, при каждом взрыве Сверхновой образуется поистине фантастическая масса этого самого калифорния-254. Если ее выразить в тоннах, то мы получим число, равное единице с 23 нулями. Это в 20 раз больше массы нашей Земли. Недавно выяснилось, что период полураспада калифорния-254 равен 60 сут. Смелая догадка оказалась под сомнением. Стало быть, нужна новая гипотеза.

...Гибнет Сверхновая - и на месте ее ослепительной вспышки останется лишь маленькая, тусклая звездочка. Она отличается необычайно высокой плотностью вещества. Эти "трупы" Сверхновых называют белыми карликами. Что с ними происходит далее, пока неизвестно. А то громадное количество материи, которое выбрасывается при взрыве Сверхновой в пространство Вселенной, может сгущаться и образовывать новые звезды. Эти звезды начнут новую жизнь, и в них будет происходить великий процесс синтеза элементов. Но, быть может, он пойдет иным путем, отличным от того, с которым мы познакомились.

Теория происхождения элементов еще очень далека от завершения. Многим поколениям ученых предстоит глубже и глубже познавать истину. Рождение, жизнь и смерть химических элементов - это гигантский единый процесс. И люди уловили эту закономерность природы пока только в самых общих чертах, как художник, который сделал на холсте первые мазки картины: он знает, что будет писать, но еще не знает, как это будет выглядеть.

перейти к началу страницы