Чудеса и катастрофы Вселенной

Железняк Галина

3 августа 2004 года к планете Меркурий во второй раз в истории космонавтики был отправлен космический аппарат «Мессенджер». Он опишет замысловатую траекторию, прежде чем доберется до цели. На своем пути станция несколько раз пройдет мимо Венеры и лишь потом, к 2009 г., выйдет на орбиту Меркурия.

«Мессенджер» должен «прощупать» внутренность планеты и изучить ее магнитное поле. Он «заглянет» на полюса Меркурия, где царит вечная мерзлота, хотя на экваторе температура поднимается до 400 °C! «Меркурий даст нам великолепный шанс понять, — говорит руководитель проекта «Мессенджер» Син Соломон из Института Карнеги в Вашингтоне, — почему Земля не похожа на Марс и Венеру и почему наша планета такая особенная».

Пример 2. Недостижимые объекты Вселенной

В конце 2004 г. в космосе произошла чудовищная вспышка. Случись она ближе

к Земле, наша цивилизация погибла бы. Мягкие повторяющиеся гамма-всплески (МГ1Г), порождающие эти вспышки, уже давно привлекли внимание астрономов.

Известный астрофизик из Государственного астрономического института при МГУ им. П. К. Штернберга Сергей Борисович Попов так прокомментировал это загадочное и грозное явление большого космоса: «Еще с 1960-х годов ученые обратили внимание на находящиеся в далеком космосе мощные источники гамма-излучения. Произошло это благодаря открытию, сделанному одним из американских разведывательных спутников, который имел на борту работающую в гамма-диапазоне аппаратуру для слежения за наземными ядерными испытаниями. В 1970-е годы спутников с аналогичной, но предназначенной только для астрофизических исследований аппаратурой было уже достаточно много, космические гамма-всплески изучались и регистрировались. Однако долго ни один всплеск не удавалось идентифицировать с известными объектами космоса в других диапазонах излучений. Успех пришел только в 1979 г. Космические аппараты «Венера-11» и «Венера-12» помогали изучать гамма-всплески вне Земли.

5 марта 1979 г. гамма-детекторы «Венеры-11» и «Венеры-12» неожиданно зашкалили, они даже «ослепли» на четверть секунды из-за сверхмощного потока гамма-излучения. «Прозрев», аппаратура записала уже как бы «хвост» вспышки с пульсациями порядка 8 секунд. Это был первый в истории мощнейший выброс космического гамма-излучения, четко зафиксированный приборами как источник мягких повторяющихся гамма-всплесков!

«Мягкими» такие всплески считаются по сравнению с обычными, часто регистрируемыми гамма-всплесками, более жесткими по своему спектру. Восьмисекундные пульсации в конце всплеска подсказали в качестве наиболее вероятной рабочей гипотезы связь этого МПГ с нейтронной звездой: лишь нейтронные звезды могут иметь столь короткий период вращения из-за своих карликовых размеров».

Но что такое нейтронная звезда? Нейтронные звезды состоят не из плазмы, а в основном из невероятно плотно сжатых нейтронов. Такая звезда, имеющая диаметр всего около 20 километров (что соизмеримо с размерами марсианских спутников Фобос и Деймос), образуется как сколлапсировавшийся остаток материи после взрыва сверхновой и может быть в полтора-два раза массивней нашего Солнца.

В случае со сверхвспышкой анализ данных нескольких спутников позволил геометрически вычислить расположение в космосе источника МПГ. Он оказался далеко от нашей Солнечной системы — в Большом Магеллановом облаке. Это ближайшая соседняя галактика, частично поглощаемая нашей. Когда приблизительно оценили мощность этого МПГ, то она оказалась огромной: энергия, выброшенная его источником за доли секунды, была столь велика, что нашему Солнцу это количество энергии пришлось бы излучать в пространство при теперешней светимости не одну тысячу лет!

Опасны ли для Земли такие невероятные выбросы энергии? Если бы такие космические взрывы случались поблизости от Солнечной системы, жизнь на Земле каждый раз уничтожалась бы, а потом развивалась заново, начиная с первых микроорганизмов. На наше счастье, учеными обнаружено всего четыре МПГ. Все они находятся достаточно далеко от нас.

Малые и средние гамма-всплески происходят часто, а гигантских зарегистрировано всего четыре: каждый из этих известных источников МПГ за 30 лет выдал по одной вспышке. Первой из них была упомянутая вспышка МПГ, зарегистрированная в марте 1979 г. Второй взрыв был зарегистрирован 18 июня 1998 г. Третий «гигант» был зафиксирован 27 августа 1998 г. 27 декабря 2004 г. произошел четвертый, самый мощный, гамма-всплеск, который даже зачисляют в отдельный класс подобных явлений.

Спутник «Коронас-Ф» находился в этот момент в тени Земли. Аппаратура на нем зашкалить не могла, поскольку на пути потока была Земля. Спутник зафиксировал ту малую часть потока, которая отразилась от Луны. Именно такое обстоятельство, похожее на миф о горгоне Медузе, позволило ученым впервые дать оценку очень короткой начальной и самой мощной части гигантского выброса энергии МПГ.

Помните, легенду о горгоне Медузе? Персей, чтобы не смотреть в глаза смертоносной Медузе, следил за отражением в отполированном щите, а потому не окаменел, а вышел победителем. Гамма-всплеск, отразившийся от Луны, как от щита древнегреческого героя, не ослепил аппаратуру и показал, что по мощности этот всплеск МПГ превосходил все предыдущие как минимум в десятки раз. Однако расстояние до источника МПГ оценивается по-разному, примерно от 50 тыс. световых лет до вдвое меньшего расстояния. Несмотря на такую разницу в оценке расстояния, влияющей и на оценку энергии взрыва источника МПГ, он все же является самым мощным за всю историю изучения гамма-всплесков. Удачно обнаруженное одним из спутников послесвечение источника данного МПГ в радиодиапазоне позволило оценить его как достаточно протяженный в космосе объект, а скорость разлетания его вещества оценивалась как 0,2–0,3 скорости света. Напомним, что скорость света составляет 300 000 км/с.

Скорость впечатляет, но что является ее источником? По мнению ученых, такая скорость соответствует гипотезе о связи МПГ с такими экзотическими космическими объектами, как магнитары, модель которых была предложена еще в 1992 г. В гипотетических магнитарах энергия выделяется при перестройке основных линий магнитного поля. Вспышки на магнитарах в какой-то мере подобны солнечным вспышкам, но энергия их магнитного поля очень велика, а силовые линии «зацеплены» за чудовищно плотное вещество — кору нейтронной звезды. Что мы знаем сегодня о «звездотрясениях»? Возможно ли, чтобы тряслась поверхность звезды? Перестройки магнитосферы на магнитарах могут происходить из-за подвижек коры или из-за плазменной неустойчивости. Число нейтронных звезд в нашей Галактике оценивается в несколько сотен миллионов, возраст Галактики составляет примерно 10 млрд лет, а ученые зафиксировали лишь несколько предполагаемых магнитаров, время «жизни» каждого из которых оценивается в несколько тысяч. Получается, что только несколько процентов нейтронных звезд рождается со сверхсильными магнитными полями, а время «жизни» каждого магнитара является по масштабам космоса очень небольшим.

Учитывая ничтожный для космоса срок существования нашей цивилизации (всего несколько тысяч лет, в то время как крупные космические тела существуют и развиваются в течение миллионов и миллиардов лет), мы можем почти не опасаться, что именно в этот «миг» столь редкий и «короткоживущий» объект, как магнитар, появится и будет взрываться в том самом районе Галактики, в котором совершает свое извечное движение наша Солнечная система.

Пример 3. Самый древний из найденных

Американские ученые начали исследования очень редкого метеорита Tagish Lake, упавшего на территории Канады в январе 2000 г. Уникальность этого небесного тела, возраст которого составляет 4,5 млрд лет, заключается в том, что оно состоит из вещества, которое не изменялось с начала формирования Солнечной системы.

Метеорит был найден канадцем Джимом Бруком, обнаружившим небесное тело в толще льда замерзшего озера. Возможно, с помощью этого метеорита исследователи больше узнают о происхождении Солнечной системы или даже жизни на Земле, которая могла прийти из космоса.

Пример 4. Парадоксы пространства

Земля — не инерциальная система, она вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца, Солнце движется в Галактике, и все объекты Вселенной вращаются. Вселенная расширяется, свойства вакуума постоянно меняются, непостоянны и другие физические величины, связанные со свойствами вакуума. Гравитация вытекает из свойств вакуума. Зная природу гравитации, можно вычислить скрытую во Вселенной массу. Зная эволюцию Вселенной, можно понять скрытую энергию.

Сегодня стало модным критиковать теорию Эйнштейна и сценарий Большого взрыва. Некоторые исследователи, например Е. А. Бутяева, полагают, что возраст Вселенной больше, чем принято считать в современной астрофизической картине мира. Действительно, постоянная Хаббла задает скорость разбегания. Во Вселенной предполагается существование особых условий, при которых ход времени замедляется. Известно, что Солнце образовалось не из первичного вещества, а после взрыва сверхновой.

Граница расширяющейся Вселенной движется со скоростью света — действительно, свет не может обогнать границу, так как перед ней нет вакуума, т. е. нет среды для распространения света. Мы находимся ближе к области Большого взрыва, чем к границе Вселенной, — на границе Вселенной реликтовое излучение практически отсутствует, а в нашем районе оно почти одинаково в любом направлении (разница в 0,4 % говорит о направлении движения Земли во Вселенной).