Лев Мухин - В нашей галактике
Ведь наша собственная жизнь теснейшим образом связана с жизнью Солнца, и жизнь любой другой цивилизации определена судьбой центрального светила.
Итак, звезда втрое тяжелее Солнца. В ней идут уже знакомые нам ядерные реакции превращения водорода в гелий. Поскольку звезда массивнее Солнца, то и ядерные реакции должны идти интенсивнее, чтобы обеспечить достаточно высокие температуры, препятствующие сжатию звезды. Водород ядра выгорает, превращаясь в гелий, и температура ядра повышается примерно до 200 миллионов градусов.
При таких температурах в ядерной топке начинает гореть гелий, образуя ядра кислорода и неона. Температура продолжает повышаться, и, когда она достигает 600 миллионов градусов, начинаются ядерные реакции с участием неона. Эти реакции приводят к появлению магния и кремния. А когда в ядре звезды израсходуется весь неон, на сцене появляется кислород. К этому времени температура ядра еще больше повысилась и в процессе ядерных реакций начинают образовываться никель и железо.
Столбик термометра в ядре ползет к полутора миллиардам градусов. Там все время вырабатывается энергия, противодействующая сжатию и повышающая температуру ядра. При достижении температуры в 2–5 миллиардов градусов образуется множество тяжелых элементов, и в их числе титан, ванадий, хром. Но главная составляющая ядра — железо.
Очень важно, что ядерные реакции приводят к образованию значительных количеств нейтрино. Именно эти частицы, свободно пронизывая тело звезды, уносят из ядра огромное количество энергии. Как только включается «нейтринный холодильник», энергетические потери звезды становятся столь большими, что основную роль начинают играть силы гравитации. Ядро звезды резко сжимается, а оставшаяся оболочка начинает падать на центр звезды.
Все эти процессы сопровождаются резким повышением температуры. Речь идет уже о десятках и сотнях миллиардов градусов. При этих условиях легкие элементы, оставшиеся в оболочке звезды, обладают взрывной неустойчивостью. Происходит чудовищный ядерный взрыв, масштабы которого потрясают воображение: за время менее одной секунды при взрыве звезды выделится энергия, которую Солнце излучало в течение миллиарда лет!
Наше Солнце излучает ежесекундно 3,8·1033 эрг, и, значит, при взрыве сверхновой, а именно так называется наша взрывающаяся звезда, выделяется энергия порядка 1050 эрг. Если бы и существовали планеты около такой звезды, что, вообще говоря, маловероятно, они были бы просто уничтожены чудовищным взрывом.
Наружные слои звезды, составляющие значительную долю ее массы, улетают в пространство с огромной скоростью — тысячи километров в секунду. Они образуют туманность, простирающуюся на многие миллиарды километров.
Если бы взрыв сверхновой произошел на расстоянии нескольких световых лет от Земли, человечество скорее всего не уцелело бы из-за мощных потоков гамма-излучения. Именно поэтому около массивных звезд никогда не сможет возникнуть цивилизация. К счастью, таких звезд в нашей Галактике немного.
После катастрофического взрыва на месте сверхновой остается нейтронная звезда, которая, по словам американского астронома И. Левитта, «устрашает и поражает воображение». И хотя абсолютно ясно, что ни о какой жизни близ нейтронных звезд не может быть и речи, нельзя не сказать нескольких слов об этих удивительных объектах космоса.
Действительно, рожденная чудовищным взрывом, нейтронная звезда поистине фантастическое зрелище. В момент образования температура ее поверхности достигает нескольких миллиардов градусов, а диаметр… всего десять километров. Светимость такой звезды огромна — 1045 эрг в секунду. Для сравнения скажем, что вся наша Галактика излучает лишь 1044 эрг в секунду. Максимум излучения приходится на область жестких рентгеновских лучей.
Правда, нейтронная звезда очень быстро остывает: в течение месяца ее температура понижается до десятков миллионов градусов.
Силы притяжения на поверхности этого космического монстра чудовищны. Если бы человек смог оказаться на нейтронной звезде, его расплющило бы на поверхности до толщины следа, оставляемого почтовым штемпелем.
На расстоянии около метра под поверхностью один кубический сантиметр вещества весит около ста тонн. Человек весил бы на нейтронной звезде более миллиона тонн.
Очень интересно внутреннее строение нейтронной звезды, хотя нужно сказать, что построение моделей несет отпечаток произвола, поскольку неизвестно точное уравнение состояния вещества при столь больших плотностях.
В отличие от обычных звезд — газовых шаров — нейтронная звезда подобна слоеному пирогу. Она имеет твердую кору, проявляющую свойства металла. Кора построена из крошечных кристалликов размером в одну десятимиллиардную долю сантиметра. Кристаллы эти состоят из ядер атомов тяжелых элементов. Плотность коры в 460 миллиардов раз больше плотности железа.
Следующий слой в тысячу раз плотнее, а под ним еще более плотное (хотя, казалось, куда уж плотнее) вещество.
Но как ни странно — это уже жидкость, причем жидкость, состоящая из нейтронов с небольшой примесью протонов и электронов. Вдобавок ко всему эта жидкость — сверхпроводник. Да, сверхпроводник при сверхвысоких температурах.
Далее — ядро. Ядро, в котором непрерывно рождаются электронные частицы, главным образом гипероны и мю-мезоны. Но поведение элементарных частиц в условиях ядер нейтронных звезд теоретики представляют себе недостаточно надежно. Возможно, что в ядрах нейтронных звезд есть частицы, неизвестные сегодня нашей земной физике.
Очень интересно, что высказывались идеи о существовании кристаллических форм жизни на поверхности нейтронных монстров.
Мы, естественно, не будем останавливаться сейчас на анализе этих экзотических явлений. Вряд ли несколько десятков тысяч нейтронных звезд, находящихся в нашей Галактике, дадут что-либо для проблемы иных цивилизаций, с которыми мы могли бы когда-либо установить контакт.
А вот еще один объект космоса, предсказанный теоретически, имеет к проблеме внеземных цивилизаций более прямое отношение. Речь пойдет о знаменитых черных дырах. До сих пор ни одной черной дыры не удалось обнаружить в нашей Галактике. И немудрено. Ведь это невидимый объект, из недр которого не может выйти ни излучение в какой-либо форме, ни частицы. Лишь по наличию рентгеновских квантов, возникающих при падении горячего газа на черную дыру, можно было бы обнаружить ее существование.
Сегодня многие астрофизики считают, что голубой сверхгигант НДЕ 226868 — компонент двойной звездной системы, имеет своим соседом черную дыру. Это заключение основывается на том, что рядом с наблюдаемой звездой находится известный рентгеновский источник Лебедь X-1, и ряд особенностей этой системы можно объяснить, лишь введя предположение о том, что в паре с НДЕ 226868 находится черная дыра с массой около 14 солнечных масс.
Напомним коротко, что же такое черные дыры и почему они имеют отношение к проблеме множественности обитаемых миров.
Если звезда достаточно массивна и к тому же она исчерпала запасы ядерного горючего, наступает катастрофа. Уже ничто не может препятствовать гравитационным силам, сжимающим звезду. Теория говорит о том, что такая звезда сожмется в «точку». Если бы была возможность со стороны наблюдать за этим процессом, обнаружились бы удивительные вещи. На глазах у «изумленной публики» коллапсирующая звезда исчезла бы за одну стотысячную долю секунды.
Но что значит: «звезда сжимается в точку»? Ведь, к примеру, если масса черной дыры порядка массы миллиарда солнц, то в процессе коллапса свет перестанет выходить из такой дыры при сравнительно низких средних плотностях внутри ее.
А что будет дальше? Сожмется ли эта масса до бесконечной плотности, в «точку» или что-то может воспрепятствовать этому процессу? Здесь мнения ученых расходятся.
Во всяком случае, сегодня не очень понятно, что происходит в черной дыре с точки зрения наблюдателя, находящегося внутри ее. Но почему, собственно говоря, эти мертвые объекты, «звездные трупы» могут интересовать нас, да еще с точки зрения существования около них внеземных цивилизаций? Для ответа на этот вопрос обсудим вкратце классификацию цивилизаций, предложенную известным советским астрофизиком членом-корреспондентом АН СССР Н. Кардашевым.
Он подразделяет возможный уровень развития внеземных цивилизаций на три ступени.
Цивилизация первого типа подобна нашей земной и использует энергию планетарного масштаба.
Если цивилизация первого типа развивается дальше, а не гибнет по какой-либо причине, она выходит за пределы своей планеты и начинает использовать энергию порядка полной энергии своей звезды. Это цивилизация второго типа.
