Ученые впервые увидели воочию, как звезды производят именно те химические элементы, из которых состоит Земля, животные, растения и мы с вами. Прежде идея, будто мои кости были когда-то частью звезд, считалась красивой, почти доказанной гипотезой, и все-таки с приставкой «почти». Теперь – без такой приставки. Статья об этом опубликована в журнале Nature, еще и на обложку вынесли.
ОТКУДА ВЗЯЛОСЬ ВСЕ
Мы думаем, будто в космосе есть «все», но на самом деле межзвездное пространство намного химически беднее, чем таблица Менделеева, которая висела в вашем школьном кабинете.
Сразу после Большого взрыва (неважно, было их несколько, или это были не вполне взрывы, как гласят новейшие теории) во Вселенной появился, собственно, лишь водород да гелий, самые легкие элементы. Чтобы сделать атом водорода, вам нужен протон, одна штука, и электрон, одна штука. Соедините их (они сделают это и сами), и электрон «обволочет» протон, вот вам и водород.
Большой взрыв породил элементарные частицы (вероятно, тоже не все), так что в протонах и электронах дефицита не было. Но откуда взялось все остальное? Скажем, я пишу эти строки на компьютере. Пластиковые детали, понятно, синтезированы человеком, но в нем полно металлов, есть даже золото и серебро. А железо? Обычное железо, оно откуда? Или сам я? Во мне масса калия, магния, чего только во мне нет. И ничего этого не было сразу после Большого взрыва.
ПРИРОДНЫЕ РЕАКТОРЫ
Когда ученые в 1950-е годы стали изучать отходы первых атомных станций, их поразило богатство и разнообразие отработанного вещества. Ядерные реакторы оказались поистине реакторами, то есть они производили не только свет и тепло, но и другие химические элементы.
Точно такими же, только более мощными, реакторами являются и звезды, в которых идут термоядерные реакции.
Первое поколение звезд собралось из легких газов сразу после Большого взрыва. Почти чистый водород прогорел быстро, даже не за миллионы, а за сотни тысяч лет. Но «отходы» этих, первых звезд во Вселенной, уже были чуть побогаче исходного «космического супа». В них присутствовали синтезированные в звездах новые элементы.
Затем из этих отходов собрались новые звезды, второго поколения. Они горели медленнее, подольше, и создали еще чуть более тяжелые вещества. И так много-много раз.
Это поразительно: никакого иного источника элементов, кроме звезд, не существует. Все, что вы видите вокруг себя и в себе самом, было когда-то внутри звезд.
УВИДЕТЬ НЕДРА ЗВЕЗДЫ
Идея красивая, и хорошо математически доказанная, но посмотреть бы воочию. А как посмотришь. Синтез идет в глубине звезды. Если взглянуть на химический состав поверхности Солнца, там будет сплошь водород да гелий. Мы внутрь Земли протиснуться не можем, не то что внутрь звезды.
Есть лазейка. Когда массивная звезда заканчивает жизнь, она взрывается, делаясь так называемой сверхновой. От нее отлетает оболочка, ненадолго обнажая ядро, в котором и происходит самое интересное. Надо подловить момент и посмотреть на это ядро.
Легко сказать. Мы обычно фиксируем сверхновые звезды, когда уже поздно. Затем, выяснилось, что далеко не все взрывы обнажают собственно ядро.
Но неожиданно ученым повезло, причем они поначалу даже сами не поняли, насколько.
РАЗДЕТА ДО КОСТЕЙ
В 2021 году в далекой галактике взорвалась сверхновая, получившая обозначение SN 2021yfj. Ее наблюдали на телескопе на Гавайях, и первым делом получили спектр, то есть «радугу». Именно спектр содержит всю информацию о химическом составе объекта, каждый элемент «радуги» уникален для того или иного химического элемента.
Каково же было удивление астрономов, когда в спектре они обнаружили линии тяжелых элементов, совершенно не характерных для звезд. Тут-то они и поняли, что видят самое что ни на есть глубинное ядро.
- Сначала мы не знали, что обнаружили звезду, обнаженную до костей. Я был поражен, когда профессор Авишай Галь-Ям из Института науки Вейцмана пришел к выводу, что мы наблюдали кремний, серу и аргон, - говорит автор открытия Стив Шульце из Университета Северо-Запада (США).
Он подчеркивает: хотя ученые наблюдали тысячи сверхновых, ни одна не обнажилась до слоя, где синтезируется кремний.
Что ж, открытие по праву оказалось на обложке журнала Nature. Да, оно не пошатнуло устои, напротив, их укрепило. Но оно доказывает, что наши представления о звездной эволюции не столь плохи, как принято думать. И что мы с вами в прямом смысле состоим из звезд.
Автор: Евгений АРСЮХИН