Смертельная константа

Одиноки ли мы во Вселенной?

Достигнет ли человечество звёзд?

Настанет ли конец времён?

Это не самые популярные вопросы - гораздо интереснее/волнительней поговорить о текущих экономических и политических (да и не только, футбол, или проблемы здорового образа жизни ...кхм...как-то двусмысленно прозвучало) - чем не объект для бурного и многочисленного обсуждения?) катаклизмах и тенденциях, но в то же время касающиеся всех и каждого без исключений.

Поговорим об этом?

А чтобы разговор был более предметным, сначала обратимся к нескольким широко известным фактам... или теориям.

Что мы знаем о нашем Солнце? Вернее, о его устройстве?

Если упрощённо, то

– в самом центре ближайшей к нам звезды находится относительно компактное и плотное ядро, в котором и протекают термоядерные реакции, служащие источником энергии. Выше простирается зона лучистого переноса, толщина которой достигает половины радиуса Солнца. Здесь плотность вещества слишком высока, чтобы могли возникать конвективные потоки, а потому передача энергии из глубин к поверхности осуществляется за счет переизлучения фотонов.

Если подняться ещё выше, то мы попадаем в конвективную зону, растянувшуюся примерно на треть радиуса. Здесь происходит циркуляция потоков газа – холодные (относительно, конечно) опускаются вниз, а горячие поднимаются к поверхности. Самый внешний и самый тонкий слой Солнца – фотосфера. Этот тот самый раскалённый газ, свечение которого мы с вами, собственно, и наблюдаем.

Как видим, энергия, родившаяся в ядре, должна проделать длинный путь, прежде чем сможет покинуть звезду в виде излучения. По некоторым оценкам, на путь к поверхности у неё может уходить до нескольких тысяч и даже десятков тысяч лет. Чтобы было понятнее/нагляднее, представьте себе очень длинный ряд биллиардных шаров, лежащих вплотную друг к другу. Если ударить по крайнему из них, то тот передаст полученный импульс соседу, но с некоторой временной задержкой. Сосед, в свою очередь, столкнётся со следующим, тот - ещё со следующим, и так почти ad infinitum. Почти - потому что количество шаров/фотонов всё же конечно.

Так что сегодня мы, возможно, греемся в лучах света, энергия для которого была выработана ещё во время ледникового периода.

Основным и, по сути, единственным источником информации о процессах, протекающих в ядре Солнца, являются нейтрино, они в изобилии порождаются в ходе термоядерных реакций и без каких-либо проблем проходят сквозь толщу звезды. Отслеживанием и изучением нейтринного потока в настоящий момент на Земле занимаются пять независимых нейтринных обсерваторий. Так вот, в последние три года все они фиксируют непрерывный рост его интенсивности, что свидетельствует о существенной активизации термоядерных реакций, протекающих в центре Солнца.

Вообще-то наше светило - звезда весьма спокойная, не склонная к эффектам.

Тихо-мирно светит и греет уже миллиарды (оценочно - около 5) лет, и вроде бы собирается проделывать это ещё как минимум столько же.

Но подобный статус-кво может сохраняться лишь до тех пор, пока лучистая зона остается стационарной. Поскольку её способность к пропусканию энергии ограничена, то в раскочегарившемся ядре Солнца будет накапливаться избыточное тепло, которое рано или поздно «сорвёт крышку», если так можно выразиться.

Пока что критический порог ещё не достигнут, но есть признаки. что нарастающее давление уже начинает распирать звезду. Это и недавние супервспышки, и, что гораздо серьёзнее, данные астрофизических наблюдений, указывающие, что только за прошедший год её видимый радиус увеличился более чем на четверть процента. Сущая мелочь, скажете вы... и будет неправы.

Скорее всего, именно это и явилось основной причиной т.н. глобального потепления, масштабы и, главное, нелинейное развитие которого не объясняется хоть сколь-нибудь разумно никакими земными теориями.

И это сущие цветочки в сравнении с тем, что произойдёт, когда Солнце пойдет вразнос.

– И что тогда?

– Это будет что-то вроде досрочного взрыва, каковой в нормальной ситуации должен был произойти на завершающем этапе жизни звезды, где-то через 4–5 миллиардов лет. Мощные потоки энергии, вырвавшейся из ядра, сорвут внешнюю оболочку и разметают её в стороны, а остатки Солнца схлопнутся в крошечный белый карлик. Мощность вспышки будет такова, что Меркурий и, возможно, Венера будут разрушены. Земля, скорее всего, уцелеет, но превратится в выжженную каменную пустыню. Вся жизнь на ней будет уничтожена.

Сценарий очередного (какого уж по счёту!) апокалипсиса, скажете вы? Не торопитесь...

Знакомьтесь - Чёрный карлик в созвездии Персея, известный под каталожным номером ЕН61. Температура его поверхности всего лишь порядка 1000 К (или 700-800 С). Он был зарегистрирован одновременно сразу двумя крупными научными центрами - Паломарской обсерваторией и центром астрофизических исследований в Типперери (руководители - Джек Джадж и Гарри Уильямс) - всего пару месяцев назад и немедленно привлёк внимание астрономов. Анализ элементного состава звезды показал нетипично высокое содержание водорода и гелия и, наоборот, очень малую концентрацию более тяжёлых элементов. То есть в данном случае мы имеем дело с ситуацией, когда аналогичная нашему Солнцу молодая и вполне здоровая звезда внезапно взорвалась, испепелив почти всю свою планетную систему, вместо того, чтобы закончить жизнь, в зависимости от начальной массы, или нейтронной звездой, или чёрной дырой.

Объектами, безусловно, экзотическими... но только через миллиарды лет.

На месте внутренних планет только астероидные пояса и остались. На момент взрыва возраст составляющих их пород не превышал двух-трех миллиардов лет, то есть примерно столько же, сколько и для планет Солнечной системы. Сейчас идёт тщательнейший массированный поиск других подобных прецедентов, но и того одного, что у нас есть, вполне достаточно, чтобы понять – такие катастрофы время от времени случаются.

Наше Солнце относится к наиболее многочисленной группе. Такие звёзды живут довольно долго, от десяти миллиардов лет и более. Белый Карлик, образовавшийся после их выгорания, первоначально имеет чрезвычайно высокую температуру, которая может составлять десятки тысяч градусов. Впоследствии он постепенно остывает и превращается в Чёрного Карлика. Этот процесс также занимает массу времени, никто даже приблизительно не знает, сколько именно. По некоторым оценкам, до той температуры, какая сейчас у ЕН61 этот шарик остывал также никак не менее десяти миллиардов лет.

Что мы получаем в итоге: сложив время жизни этой звезды со временем, потребовавшемся для остывания её останков, мы получаем величину, которая заведомо превышает предполагаемый возраст Вселенной, что нелепо.

Да, и не забудьте накинуть сверху еще пару-тройку миллиардов лет, потому, что первое поколение звёзд состояло сплошь из гигантов, и маленькие звёзды тогда сформироваться не могли в принципе, а данная звезда определенно родилась сильно позже, когда вокруг болталось уже достаточно пыли, чтобы могла возникнуть и она сама и её планетная система. В общем, полный абсурд получается.

Это если принять гипотезу, что ЕН61 образовалась в ходе эволюции.

Обратимся теперь к чрезвычайно популярному в научных кругах вопросу - обратится ли когда-нибудь расширение Вселенной сжатием.

Ответ на него зависит от массы Вселенной.

По сегодняшним представлениям, она явно недостаточна для того, чтобы остановить расширение - дефицит составляет ни много ни мало половину потребного... и это при том, что предполагается, что большая часть массы сосредоточены в т.н. тёмной материи, принципиально не наблюдаемой.

Однако если предположить (только предположить!), что большая часть звёзд заканчивает своё существование как ЕН61, то всё становится на свои места.

Считается, что всего во Вселенной порядка 200 000 000 000 000 000 000 000 (двести тысяч миллиардов миллиардов, или 200 секстиллионов) звёзд.

Это всего лишь (ага) примерно втрое меньше, чем число атомов (молекул) в моле вещества. Любого.

С учётом того, что 90% - обычные, рядовые звёзды, с массой от 0.5 до 2-3 солнечных, могут (как наглядно продемонстрировано ЕН61) превращаться в чёрный карлики (задолго до естественного конца), практически необнаружимые современными инструментальными методами, вопрос дефицита массы снимается, и становится ясно, что рано или поздно вселенная снова схлопнется в сингулярность.

Попутно, кстати, объясняется, почему же сих пор мы не обнаружили никаких следов инопланетных цивилизаций - а их попросту нет. Вернее, нет цивилизаций, получивших достаточное количество времени для развития технологий, обеспечивающих выход в космос. Не на орбиту, а именно в межзвёздное пространство.

С другой стороны, можно вздохнуть с облегчением - никаких инопланетных завоевателей нам не видать, по тем же причинам. Так что Миры Содружества - не более чем фантазия. С одной стороны, и хорошо, хотя с другой - грустно...

Мы обречены жить на маленьком островке... и умереть... я про обречены.

Осталось понять, когда же именно. И вот здесь ничего хорошего нам не светит.

Возвращаясь к нашему светилу - интенсивность протекания термоядерных реакция в его ядре определяется их величествами Мировыми Физическими Константами.

И главнейшая из них - т.н. постоянная тонкой структуры, обозначаемая α и равная ≈ 1/137 В своё время Вольфганга Паули сказал: «Когда я умру, первым делом посчитаю спросить у дьявола, – каков смысл постоянной тонкой структуры?» Ну, а Ричард Фейнман считал сам факт существования этого загадочного числа «проклятием для всех физиков» и советовал хорошим теоретикам «зарубить его на стене и всегда думать над ним»!

Эта самая альфа отвечает за все основные свойства и характеристики объектов микромира: размеры электронных орбит в атомах, энергии связи (как между элементарными частицами, так и атомами), и тем самым, все физические и химические свойства вещества, определяются величиной этой константы.

Одно из объяснений величины постоянной тонкой структуры включает в себя антропный принцип и гласит, что эта константа имеет именно такое значение, потому что иначе было бы невозможным существование стабильной материи и, следовательно, жизнь и разумные существа не смогли бы возникнуть. Например, известно, что, будь α всего на 4 % больше, производство углерода внутри звёзд было бы невозможным.

Последствия такого допущения, полагаю, описывать нет нужды.

Но есть небольшой нюанс - до сих пор нет уверенности в том, что это именно константа.

Если верны данные, полученные в ходе обработки результатов фиксации гравитационных волн, впервые осуществлённой 11 февраля 2016 гола, за что первооткрывателям была присуждена Нобелевская премия по физике, то в скором времени придётся пересмотреть чуть ли не до основания всё здание современной микро- и макрофизики.

С вероятностью более чем в 53% установлено, что в условиях сильных гравитационных возмущений, как раз и характерных для внутренней области таких массивных объектов, как звёзды, происходит дрейф этой якобы константы до ≈1/142, что обуславливает с некоторого момента экспоненциальный рост скорости протекающих в ядре термоядерных реакций.

К чему это приведёт - смотри выше.

В общем, если выводы учёных верны, то в совсем не отдалённом будущем (от 10 до 50 лет) нас ждёт грандиозное зрелище - вспышка Новой всего лишь в 150 млн. километров от нас.

Жаль только, что поделиться впечатлениями мы вряд ли с кем-нибудь сможем, что совершенно ясно для тех, кто понимает...