Где же расположен центр Вселенной?
В древние времена учёные и философы считали, что Земля является центром Вселенной. Но что же на самом деле? Где он располагается? Что в нём находится? И можно ли вообще его найти?
Теорий происхождения Вселенной достаточно много. Самая популярная модель существовала вплоть до XX века – это была концепция Иммануила Канта , заключавшаяся в том, что Вселенная одна, она статична и однородна, заполняет собой всё и вся и подчиняется законам классической механики Ньютона. Если судить с такой позиции, то центр Вселенной найти невозможно – ведь она – бесконечна! Но это мнение не совсем устраивало приверженцев теории Креационизма , которые считали, что Вселенная – дело рук Творца, а если Вселенная заполняет собой всё и вся, то где тогда место для Бога?! Ведь Он, согласно этой мысли, должен быть вне своего творения. Дабы не спорить с богословами и не провоцировать лишние конфликты, философы утверждали, что «Бог есть всё», то есть он везде и во всём, в каждом из нас.
Но в ХХ веке было доказано Эдвином Хабблом и другими многочисленными наблюдениями учёных то, что Вселенная расширяется (куда, кстати, — это очень хороший вопрос), а процесс расширения пошёл после Большого взрыва, но как же найти тогда центр Вселенной?! Некоторые полагают, что он находится в точке Большого взрыва. Во Вселенной постоянно происходит движение, не зря говорится, что «движение есть жизнь»: планеты вращаются вокруг звёзд, звёзды вместе с планетами – вокруг центра галактик, галактики тоже живут «дружными семьями» в скоплениях и тоже движутся с ними в сторону Великого аттрактора – гравитационной аномалии с очень высокой плотностью. Поскольку всё движется, Вселенная не может быть статичной, поэтому модель Иммануила Канта уже точно отпадает.
Итак, давайте разберёмся: а что является центром Вселенной? Центральной точкой, например, Солнечной системы является общий центр масс всех составляющих её объектов. Как вы уже догадались – это Солнце. У Млечного Пути тоже есть общий центр масс – ядро галактики.
Уж не является ли сам Великий аттрактор центром Вселенной? Учёные обнаружили, что в 250 миллионах световых лет от нас находится огромная гравитационная аномалия – место с очень высокой плотностью вещества, куда собираются все галактические скопления. Млечный Путь – не исключение: он тоже спешит на встречу со своими собратьями со скоростью 600 км/с, прихватив нас с собой! Учёные не могут понять, почему галактики движутся в сторону этой аномалии, ведь те галактики, которые приближаются к нему, разрываются чудовищной гравитационной силой, и всё, что от них остаётся – их вещество, сжатое и перемешанное с веществом других галактик. То есть аттрактор – это что-то вроде древа, ведь при таких процессах выделяется огромное количество энергии, которое снова излучается обратно во Вселенную, чтобы могли сформироваться новые галактики.
Но не все признают Великий аттрактор центром Вселенной. Галактики связаны друг с другом галактическими нитями, и по ним, точно по рекам, они стекаются в его сторону, ведь своей гравитационной силой он, подобно чёрной дыре, притягивает всё вокруг. Есть одно интересное мнение о том, что наша Вселенная, представляющая собой гигантский пузырь (а шарообразная форма – вполне естественна), столкнулась с другой вселенной, её пространственно-временная оболочка дала трещину, и теперь всё вещество из нашей Вселенной утекает в эту воронку.
Между галактическими нитями находятся войды – гигантские пустоты, где практически нет галактик. До сих пор войды хранят свои тайны и являются загадкой для учёных, а именно – почему так получилось, что эти области протяжённостью в десятки и даже сотни тысяч световых лет остались практически незаполненными? Однако если мы посмотрим на крупномасштабную структуру Вселенной, то увидим, что она напоминает собой губку.
Источник
Ядро Галактики, место где боги правят Вселенной
Центр Галактики, место где развлекаются боги. Законы физики могут там не действовать.
Некоторые учёные считают что законы физики в ядрах галактик не действуют, или что нам не хватает знаний для описания происходящих там событий, предполагая, что там должна быть какая-то совсем другая, новая физика. И не мудрено, ведь те процессы, что порождают исполинские потоки излучения и материи истекающей из центра звёздных систем как-то заставляют задуматься о масштабах, которые под силу только абсолюту.
Галактикой с прописной буквы, в отличие от галактик с маленькой, которых несть числа, принято называть нашу спиральную звёздную систему. Иногда её называют ещё «Млечный путь». Мы никогда не видели её со стороны, и скорее всего никогда не увидим, разве, что какая-то из высокоразвитых цивилизаций отправит нам изображение или мы научимся преодолевать расстояния в сотни тысяч и миллионы парсек за период, сопоставимый с человеческой жизнью.
Как устроена наша Галактика? Воображаемый зритель со стороны, если посмотрит нашу звёздную систему как бы сверху, увидит, плоский диск, точнее гигантскую светящуюся спираль с перемычкой в ядре, яркость которой убывает от центра к периферии. Солнце на воображаемом плане будет находиться между двумя крайними рукавами. Диаметр нашей звёздной системы составляет приблизительно 30000 парсек или 100 тыс. световых лет, а цифру в километрах и вовсе страшно произносить вслух… Толщина звёздного диска по разным оценкам доходит до 1 тыс. световых лет. Но вот по последним данным, основанным на данных с космической обсерватории «Хаббл», эти размеры не окончательные и могут оказаться на порядок ( в 10 раз!), больше. Вся Галактика погружена в гало, состоящее из старых звёзд и шаровых скоплений и имеющее сферическую форму, а дальше в галактическую корону, ещё более разряжённую, состоящую из газа и редких звёзд. По данным 2010 года масса Галактики оценивается в 4,8х на 10 в 11 степени масс Солнца.
Считается что больше всего на наш Млечный путь похожа NGC 6744 — большая спиральная галактика, которая расположенна примерно в 30 миллионах световых лет от Земли, на удивление одинаковые с Млечным путем удлиненное ядро и спиральные рукава
Возраст нашей Галактики чуть больше 13 млрд. лет, в ней продолжается активное звёздообразование, т.е. она живёт своей жизнью, где каждый миг что-то происходит, порой не доступное нашему разуму.
Но самое интересное и грандиозное по своим масштабам происходит несомненно в центе Галактики, в его ядре. Ядро, как уже писалось выше, скрыто от наших глаз мощной пылевой завесой и по этому информацию о нём мы можем получать только в инфракрасном и радиодиапазонах, гамма и рентгеновское излучение тоже в значительной степени скрыто, так как поглощается космической пылью.
Что же такое это самое ядро Галактики? По существующим представлениям в центре нашей звёздной системы находится громадный экзотический объект, плотный и чрезвычайно горячий, очень похожий на сверхгигантскую чёрную дыру. Сейчас учёные даже предполагают что там их две. И вторая чёрная дыра, поменьше, вращается вокруг центральной, а вместе с ней ещё до 1000 чёрных дыр «малюток». А в 2016 году японские астрофизики сообщили, что и центральный объект ядра, сверхмассивная чёрная дыра состоит из 2х компонентов… «Сверхгигантская» не означает, что она велика по размерам, она велика по массе. Ядро галактики не превышает радиус орбиту Урана т.е. примерно 20 а.е.
Что там происходит, с материей, не подготовленному человеческому разуму представить не возможно, ведь мы привыкли что вода это вода, земля это земля, а воздух есть воздух, их физические свойства мы себе представляем по нашим ощущениям, понимаем что вода состоящая из водорода и кислорода на ощупь будет мокрой, а ещё может быть холодной или горячей. Но там, в центре, в ядре Галактики, всё это теряет смысл, ибо материя переходит в экзотическое состояние, когда даже плазме перестаёт быть плазмой и просто превращается в нечто..
Согласно ОТО у каждой чёрной дыры есть горизонт событий, куда сваливается вся материя, захваченная тяготением и откуда уже нет обратного пути. Мы знаем что, что существуют менее массивные но очень плотные и горячие нейтронные звёзды, где тяготение «сплющивает» любую материю, обращая её в нейтроны, в чёрных дырах тяготение стремится к бесконечно, во что там могут превратиться атомы, даже трудно представить.. В добавок там существуют магнитные поля, которые не под силу создать в любой из земных лабораторий, они даже и в космосе-то не везде существуют. Температура материи там может достигать чудовищных значений в миллиарды кельвинов. Плотность звёзд в окрестности ядра настолько велика, что воображаемый наблюдатель с одной из планет в такой системе увидел бы бесконечно яркое небо. Говорить о жизни в таких условиях естественно никакого смысла не имеет.
Но ядро нашей Галактики можно считать сравнительно спокойным по сравнению с другими, где активность просто зашкаливает даже по космическим меркам. Мощность энергии, выделяемой такими объектами на столько велика, что даже вспышки Сверхновых звезд, одни из самых грандиозных катастрофических взрывных процессов во Вселенной, вы¬глядит просто жалко. Например, галактика в созвездии Центавра, выделяет энергию, составляющую 10 в 1052-1054 степени эрг. Какие процессы заставляют это происходить пока не совсем понятно. Любопытен так же и спектр такого излучения. Оказывается, что ядро светит в инфракрасном диапазоне на порядок ярче нежели все остальные звёзды галактики во всех диапазонах.
Какие же источники могут обеспечить столь колоссальное выделение энергии? Тайна хранится за семью печатями в крошечном ярком объекте в центре ядра, окруженного обычным газом, — именно там в сравнительно небольшом объеме аккумулирована невообразимая энер¬гия, иногда превышающая 10 в 1060степени эрг. На данный момент ведущие астрофизики и физики-теоретики, сходятся в мысли, что для обеспечения столь колоссального выделения энергии ядерных процессов не достаточно. Из предполагаемых известных нам источников можно предположить лишь падение вещества в гравитационном поле. Не ясным так же остаётся и возможная роль тёмной энергии, кинетическая энергия вещества Вселенной, полученной им во время Большого Взрыва.
По энергоэффективности такие процессы вполне способны превзойти любые из известных нам ядерных рекций на много порядков. Хотя возможно там действуют силы, о которых мы даже и не догадываемся. Нет даже достаточной уверенности, что мы находимся на правильном пути понимания процессов. Ясно лишь одно: в ядрах галактик могут существовать необычные, «экзотические» объекты, изучение которых крайне важно не только для понимания строения галактических ядер, но и для решения более широкого круга астрофизических и даже философских проблем. И кто знает, какой толчок развитию практической физики и астрофизики дадут исследования ядер галактик — систем, в которых отражено настоящее и прошлое нашей Вселенной.
Нельзя тут не помянуть квазары, чрезвычайно компактные объекты, находящиеся от нас на метагалактических расстояниях в многие миллиарды парсек и имеющие громадное красное смещение в спектре, что говорит об огромных скоростях их удаления от нас. История квазаров уходит в начало 60 годов, когда считалось, что они расположены где-то внутри нашей галактики из-за переменности в их свечении, но потом всё же выяснилось что это совсем не так.
Так же оказалось, что часть квазаров имеет некие дополнительные структуры вокруг центрального компонента и несколько напоминают ядра галактик. Возможно, что все галактики проходят через стадию квазаров, когда их ядра посылают в космос экстремальные потоки энергии. И тогда можно предположить, что в центе галактик могут находиться мертвые квазары. Астрофизики считают, что в центре действующего квазара имеется компактный сверхмассивный объект — черная дыра с массой примерно в миллиард солнечных масс. Они-то и служат источниками чудовищного излучения квазаров. При этом надо понимать, что мы на самом деле видим объект таким, каким он был более 10 миллиардов лет тому назад..
Само собой разумеется, что чёрные дыры в центре галактик обладают всеми атрибутами этих экзотических объектов и способны творить чудеса со временем и пространством. По мере приближения к горизонту событий чёрной дыры время будет замедляться, а пространство вокруг них будет сильно искривляться. Отсюда можно предположить, что окружающая такой объект материя, в том числе и ближайшие звёзды, будет вести себя совершенно не предсказуемо по наши меркам. Некоторые учёные так же считают что через чёрные дыры можно попасть в параллельные миры. Какие парадоксы мы сможем ещё встретить в условиях колоссального тяготения, энергии, которая не поддаётся описанию и сверхмощным физическим полям, можно только фантазировать. Воистину ядра галактик, это места, где боги развлекаются.
Источник
Журнал «Все о Космосе»
Как образовались первые химические элементы, в каких уголках Вселенной это произошло. И откуда появились атомы, из которых мы состоим?
Ядра атомов химических элементов состоят из протонов и нейтронов. Самый легкий элемент — водород с ядром всего из одного протона, а во Вселенной есть больше сотни других элементов, и их ядра состоят из большего числа протонов и нейтронов. Нуклеосинтез — это образование ядер элементов, более тяжелых, чем водород. Как это происходило в самом начале Вселенной и где это происходит сейчас?
Как образовались атомные ядра?
Атомное ядро состоит из заряженных протонов (p+) и нейтронов (n0). Самое простое ядро — водород — это один протон (p+). Ядро гелия, или альфа-частица, включает два протона и два нейтрона (2p+ + 2n0). Ядро углерода, из которого состоим мы (12С), содержит по шесть протонов и нейтронов (6p+ + 6n0). Но есть и другие изотопы углерода, например 14С — в нем шесть протонов и восемь нейтронов (6p+ + 8n0).
Химические свойства элемента определяются его зарядом, числом протонов. Если один из нейтронов в ядре разваливается на протон и электрон (этот процесс называется бета-распадом), происходит трансмутация, и один элемент превращается в другой, хотя масса ядра не меняется.
В 1940-е годы многие ученые уже были убеждены, что Вселенная расширяется. Это означало, что когда-то, в первые минуты своего существования, она была гораздо меньше, чем сейчас, а вещество было очень плотным и горячим и состояло только из свободных протонов и нейтронов, то есть не содержало атомных ядер тяжелее водорода (p+). Но в нынешней Вселенной известно больше сотни элементов, включая и те, из которых сделаны мы. В какой-то момент должен был происходить нуклеосинтез — образование более тяжелых ядер из нейтронов и протонов.
Первая модель нуклеосинтеза была опубликована в 1948 году. Ее авторами были Георгий Гамов, задолго до этого эмигрировавший из СССР, и его аспирант Ральф Альфер. Их статья знаменита еще и тем, что Гамов ради шутки вписал в соавторы космолога Ханса Бете — получился список авторов, похожий на αβγ. Они предположили, что ядра всех элементов образуются путем нейтронного захвата. Протоны и нейтроны в молодой Вселенной объединялись между собой, присоединяли новые нейтроны и таким образом создали сразу всю таблицу Менделеева: теоретически из любого ядра можно получить следующее при помощи захвата одного или нескольких нейтронов и последующего бета-распада.
Довольно скоро стало понятно, что схема Альфера и Гамова не работает. Модели Большого взрыва позволяют легко рассчитать скорость реакций в зависимости от времени, температуры и плотности вещества. И оказалось, что первичный нуклеосинтез должен был закончиться очень быстро, в течение первых пятнадцати минут. Это происходит потому, что чем ниже плотность, тем меньше реакций. Чтобы произошла реакция, две частицы должны столкнуться между собой. Темп столкновений падает с уменьшением плотности и температуры, потому что температура — это скорость частиц. Кроме того, свободные нейтроны долго не живут. Если нейтрон не успел войти в состав ядра, он становится протоном. Практически все расчеты показывают, что первичный нуклеосинтез не мог зайти дальше лития-7 (3p+ + 4n0).
В 1957 году, всего через девять лет после теории αβγ, была опубликована фундаментальная работа Бербидж, Бербиджа, Фаулера и Хойла (который, кстати, не верил в теорию Большого взрыва). В ней была сформулирована уже практически современная теория нуклеосинтеза, несравненно более сложная. Сейчас, благодаря новым моделям и многочисленным наблюдениям, мы хорошо представляем себе, откуда во Вселенной взялись тяжелые химические элементы.
Как проходит нуклеосинтез?
Первичный нуклеосинтез закончился через несколько минут после образования Вселенной. К этому моменту 75% массы видимого вещества приходилось на водород и примерно 25% — на гелий. Еще во Вселенной было совсем крошечное — меньше сотой доли процента — количество дейтерия (2H), гелия-3 (3He) и лития (7Li). Практически все более тяжелые элементы образовались в результате ядерных реакций в звездах. И хотя из этих элементов построено все, что мы видим глазами, во вселенских масштабах их даже сейчас, через 13,8 миллиарда лет, не очень много — около 2% атомного вещества.
В звездах есть несколько путей синтеза новых ядер. Базовый путь называется протон-протонным циклом. Он может идти в условиях не очень высокой плотности и температуры и характерен для наименее массивных звезд вроде Солнца (именно благодаря этому процессу оно светит) или еще меньше. Цикл начинается со слияния двух протонов в дейтерий (p+ + n0) с образованием позитрона и нейтрино. Это самая медленная реакция цикла — «бутылочное горлышко», — которая лимитирует скорость синтеза в целом. После этого в результате цепочки реакций дейтерий превращается в устойчивое ядро гелия. Интересная особенность протон-протонного цикла состоит в том, что литий, бериллий и бор — те самые элементы, которые в небольших количествах образовались в результате первичного нуклеосинтеза, — являются его промежуточными продуктами и в звездах сгорают. Поэтому, хотя в целом во Вселенной легких элементов больше, чем тяжелых, именно эти три легких элемента очень редки.
Другой путь нуклеосинтеза требует большей температуры и давления, поэтому он идет в более массивных звездах, хотя бы в два раза массивнее Солнца. Он называется CNO-циклом, и суть его в том, что ядро гелия получается из четырех протонов при их последовательных захватах ядрами различных изотопов углерода, азота и кислорода. Для нас существенно, что для запуска CNO-цикла в среде уже должен присутствовать углерод.
Углерод образуется в звездах в результате тройного альфа-процесса. Сперва две альфа-частицы (ядра гелия) сливаются, образуя ядро бериллия-8, а затем присоединяют еще одну альфа-частицу и превращаются в углерод. Интересно, что ядро бериллия-8 очень неустойчиво. Поскольку первоначальное усложнение ядерного состава происходит путем добавления альфа-частиц, невозможность накопить много ядер бериллия-8 могла бы стать причиной того, что элементы тяжелее гелия просто не образовывались бы.
Но они образуются. Происходит это потому, что у ядер бериллия-8 и углерода-12 очень близкий ядерный резонанс, который позволяет тройному альфа-процессу осуществляться с довольно большой вероятностью. Этот резонанс, близкое совпадение двух чисел, не продиктован никакими физическими законами. Просто наша Вселенная так устроена, что они близки между собой.
Захват альфа-частиц, присоединение ядер гелия, позволяет возникнуть и элементам тяжелее углерода, в первую очередь кислороду, неону, магнию, кремнию, вплоть до никеля-56 (28p+ + 28n0), который далее распадается, образуя железо. Ядра тяжелее железа и никеля в термоядерных реакциях не образуются.
Важный источник тяжелых элементов — сверхновые типа Iа, которые предположительно связаны с термоядерными взрывами на белых карликах в двойных системах. Дело в том, что у белого карлика есть критическая масса — 1,4 массы Солнца. Карлик докритической массы удерживается от коллапса давлением вырожденного газа. Но если каким-то образом превысить эту массу, белый карлик теряет устойчивость, начинает сжиматься, разогреваться — получается очень большая термоядерная бомба. Происходит взрыв сверхновой, который сопровождается очень быстрым термоядерным синтезом. Основным его продуктом становится железо — финальная точка в термоядерном синтезе. Сверхновые этого типа считаются одним из главных источников железа в нашей Вселенной.
В термоядерных реакциях не образуются ядра тяжелее железа. Кроме того, в результате термоядерного синтеза не возникают нечетные элементы: в альфа-частице содержатся два протона, и она увеличивает атомный номер сразу на два. Откуда в таком случае берутся нечетные элементы?
Где происходит синтез тяжелых ядер?
Чтобы увеличить атомный номер на одну единицу, с ядром должно произойти то, что предполагали Альфер и Гамов: оно должно захватить один нейтрон и испустить электрон. Это происходит в два этапа. Сперва ядро захватывает нейтрон, масса увеличивается на единицу, но заряд не увеличивается — химически элемент остается прежним. Затем, если образовавшееся ядро неустойчиво, оно испытывает бета-распад, нейтрон превращается в протон, а заряд вырастает.
Так возникает следующий элемент, четный или нечетный. Элементы от никеля до висмута (209Bi) возникают в результате этого процесса — он называется s-процессом (от английского slow — «медленный»). Неторопливость его связана с тем, что в обычных условиях в теле звезды мало свободных нейтронов. Наряду с медленным существует и быстрый захват нейтронов — r-процесс (rapid). Он происходит в тех случаях, когда ядро успевает до бета-распада захватить несколько нейтронов, и дает возможность для синтеза еще более тяжелых элементов, вплоть до тория и урана (трансурановых элементов во Вселенной практически нет).
Чем больше заряд ядра, тем больше нейтронов требуется, чтобы компенсировать кулоновское отталкивание положительно заряженных протонов. Легкие ядра могут быть стабильными при равном количестве протонов и нейтронов, а тяжелые требуют уже существенно большего числа нейтронов. Например, более или менее устойчивый изотоп урана, уран-238, содержит 92 протона и целых 146 нейтронов. Чтобы синтезировать такие ядра, нейтронов должно быть много. До сих пор нет четко установившегося консенсуса, где это может происходить. Где происходит термоядерный синтез, хорошо известно — в звездах. S-процесс — в больших звездах. А вот где может идти r-процесс, мы наверняка не знаем, хотя возможных объяснений немного.
Первый вариант — это вспышки сверхновых. Когда в конце эволюции массивной звезды начинается сжатие железного ядра, происходит нейтронизация вещества: электроны вдавливаются в протоны, и образуется много нейтронов.
Второй вариант — слияние нейтронных звезд. Представьте, что две нейтронные звезды крутятся друг вокруг друга, излучают гравитационные волны и сближаются. При их слиянии мы снова получим шар, содержащий большое количество нейтронов. Расчеты показывают, что там возможно образование элементов r-процесса, то есть финала Периодической таблицы.
Еще недавно многие сказали бы, что слияние нейтронных звезд — это экзотика. Но в 2017 году впервые зафиксировали импульс всплеска гравитационных волн, совпавший с коротким гамма-всплеском. Мы и раньше предполагали, что короткие гамма-всплески сопровождают слияние нейтронных звезд, но теперь у нас появились убедительные наблюдательные данные. Поскольку по гравитационным волнам можно оценить массы слившихся объектов, мы уверены, что это были именно две нейтронные звезды. Гамма-всплесков наблюдается множество, и теперь, когда два нетривиальных наблюдательных результата совпали в одной точке пространства и времени, у нас появилось мощное указание на то, что слияния нейтронных звезд — это не гипотетический процесс. Они реально происходят и, значит, могут создавать условия для запуска r-процесса.
Где образуются литий, бериллий и бор?
Еще один источник нуклеосинтеза — космические лучи, поток атомных ядер, разогнанных до околосветовых скоростей. Энергии этих частиц огромны, до 1020 электронвольт, и даже больше. Когда ядра сталкиваются между собой на больших скоростях, происходят так называемые реакции скалывания: атомы просто разваливаются на мелкие кусочки. Самое важное последствие реакций скалывания с точки зрения глобального нуклеосинтеза — образование лития, бериллия и бора.
Кривая распространенности химических элементов во Вселенной выглядит так: сверху водород с гелием, а затем, далеко внизу, все остальные элементы. Четных элементов больше, чем нечетных, элементов железного пика некоторый избыток, но чем меньше атомный номер, тем больше таких атомов. Самая заметная аномалия этой кривой — глубокая яма на месте лития, бериллия и бора. Их существенно меньше, чем можно было бы ожидать, исходя из атомной массы.
Дело в том, что в первичном нуклеосинтезе они не образовывались. Разве что литий в мизерных количествах — порядка 10-10 относительно водорода. Бериллия и бора было еще меньше. В звездах эти элементы не образуются, а сгорают в протон-протонном цикле.
Долгое время астрофизики плохо представляли, откуда они берутся. Сейчас предполагается, что они продукт реакций в космических лучах, реакций скалывания. И это подтверждается наблюдениями. В целом состав ядер в космических лучах не отличается от обычной космической пропорции, за единственным исключением: лития, бериллия и бора в них существенно больше, чем где-либо еще. Литий в наших аккумуляторах, бор в борной кислоте, бериллий в изумрудах, — скорее всего, они возникли в межзвездном и околозвездном пространстве.
Из чего состояли древние звезды?
Самые первые звезды состояли, конечно, только из водорода и гелия. Но непонятно, как их можно было бы наблюдать. Теоретически мы видим объекты на больших красных смещениях, то есть можем узнать, какой была наша Вселенная в первые миллиарды лет своего существования. Но на таком расстоянии даже галактики различимы с большим трудом, не то что отдельные звезды. Есть надежда, что это удастся сделать при помощи телескопа Джеймса Уэбба, но пока таких инструментов нет.
Что нам понятно? Такие звезды из водорода и гелия существовали, и у нас есть веские основания полагать, что они были очень массивными, может быть, в тысячи раз более массивными, чем Солнце. В силу большой массы время их жизни было очень небольшим. Они давно взорвались, как сверхновые, и загрязнили Вселенную первыми тяжелыми элементами, и это загрязнение происходило очень эффективно.
У большинства даже самых старых звезд в нашей Галактике, в частности у звезд шаровых скоплений, содержание тяжелых элементов уступает солнечному всего в сто раз.
В нашей Галактике есть несколько звезд с более низким содержанием тяжелых элементов, но это уникальные экземпляры. Рекордные звезды содержат в сто тысяч раз меньше тяжелых элементов, но это две-три звезды на нашу довольно большую галактическую окрестность.
Звезд, состоящих из водорода и гелия, в Млечном Пути нет: они не дожили до нашей эпохи. Благодаря им впоследствии могли появиться и небольшие звезды вроде нашего Солнца, и Земля, и все атомы, из которых мы состоим.
Что еще неизвестно о нуклеосинтезе?
По большому счету, теория нуклеосинтеза уже сложилась. Во всей картине остался один большой вопрос, а именно локализация r-процесса. Ключевое открытие — открытие гравитационных волн — уже сделано, но дьявол кроется в деталях. Теория хорошо описывает внешний облик очень большого числа звезд, но не всех. Существуют звезды с довольно неожиданным поверхностным составом, например звезда Пшибыльского. Сообщалось о наблюдениях в ее спектре очень тяжелых элементов, включая трансурановый америций, который больше нигде не видели. Есть большая группа так называемых химически пекулярных звезд, обладающих повышенным поверхностным содержанием элементов типа бария, ртути, марганца, редких земель. Их существование указывает, что нам недостаточно понять образование элементов — важно разобраться, как они перераспределяются внутри звезд.
Если у какой-то звезды аномальный состав поверхности, это можно объяснить тем, что на нее что-то упало. Например, есть звезды с повышенным содержанием лития. Это странно: литий должен сгорать в термоядерных реакциях. Как это объяснить? На звезду могла упасть планета! Мы знаем, что существуют горячие юпитеры — планеты, вплотную приблизившиеся к своим звездам. Такая планета может оказаться слишком близко, упасть и обогатить атмосферу звезды литием, который не сгорел, потому что в атмосфере не идут термоядерные реакции. Вопросы еще есть, но на них, скорее всего, можно ответить без привлечения нуклеосинтеза.
Дмитрий Вибе.Доктор физико-математических наук, заведующий отделом физики и эволюции звезд Института астрономии РАН
Дорогие друзья! Желаете всегда быть в курсе последних событий во Вселенной? Подпишитесь на рассылку оповещений о новых статьях, нажав на кнопку с колокольчиком в правом нижнем углу экрана ➤ ➤ ➤
Источник