Скепсофант, Скепсореал
Шрифт:
Почти случайно в космосе обнаруживается небесное тело с необычайно высоким содержанием сверхтяжелых элементов, остаток дальней планеты сверхновой звезды (Пол Андерсон "Путеводная звезда"). Когда в звезде главной последовательности выгорает основная часть содержащегося в ней водорода, температура ее центральных областей падает, нарушая равновесие между давлением выделяемого при реакции излучения и гравитационным притяжением. Звезда начинает сжиматься с повышением давления и температуры в центре. Как только их значения станут достаточными для синтеза ядер углерода из ядер гелия, термоядерные реакции начнут протекать по этому пути. Для этого звезда должна иметь достаточно большую массу, иначе гравитация будет слаба и не сожмет вещество до нужной степени. Если звезда обладает начальной массой, примерно в десять и более раз превышающей массу нашего Солнца, то при выгорании в ней основной части водорода гравитация может "схлопнуть" ее выгоревшее ядро до малого размера с почти мгновенным превращением высвободившейся потенциальной энергии в огромное количество тепла. Это тепло инициирует быстропротекающие термоядерные реакции, в том числе во внешних слоях звезды, в которых из-за более низких температур еще сохраняется водород. В
Второй механизм - термоядерные взрывы углеродно-кислородных белых карликов в двойных системах. Как уже упоминалось, звезды эволюционируют вплоть до почти полного выгорания ядер водорода (протонов) в их центральных областях с его превращением в ядра гелия (альфа-частицы), если масса звезды порядка солнечной или ниже. В звездах с несколько большими массами происходит дальнейшее горение альфа-частиц с образованием ядер углерода и более тяжелых элементов (Джек Макдевит "Послание Геркулеса"). По мере выгорания термоядерного топлива в центре звезда превращается в красного гиганта с изотермическим ядром, состоящим из гелия для менее массивных и углерода для тяжелых звезд. Термоядерные реакции в такой звезде протекают в удаленных от центра слоях. "Когда по меньшей мере три миллиона лет назад бывшая звезда G2 завершила первый этап своей эволюции, пепел образовавшихся гелиевых ядер начал сгорать в процессах вторичного высокотемпературного цикла термоядерных реакций, а исходное горение ядер водорода продолжалось в тонкой оболочке, находившейся далеко от центра звезды. В результате образовывались ядра атомов углерода и кислорода, также вступавшие в реакции, и звезда быстро переродилась в красного гиганта" (Дэн Симмонс "Небесные странники"). Гравитация в наружных слоях слабее и не полностью компенсирует давление излучения, что в конце концов приводит к раздуванию и сбросу наружу остатков этих слоев. После сброса, если оставшаяся масса не превышает предела Чандрасекара (примерно 1,4 массы Солнца), звезда становится белым карликом из плотной электронно-ядерной плазмы, в которой электронный газ вырожден. Если подобный карлик образует тесную двойную систему с обычной звездой-компаньоном, перетекающий с этой звезды газ попадает в состояние вырождения с медленной зависимостью давления от температуры. В результате начавшаяся на поверхности карлика термоядерная реакция протекает в крайне неравновесных условиях и вызывает формирование ударной волны и взрывной сброс поверхностных слоев с внезапным увеличением излучаемой энергии на несколько порядков величины. Со стороны это воспринимается как вспышка новой (Артур Кларк "Последняя теорема").
Присутствие углерода в звездном веществе запускает так называемый CNO-цикл, в котором протоны превращаются в альфа-частицы через последовательное поглощение протонов ядрами углерода, образующимися ядрами азота и далее - кислорода с высвобождением ядер углерода и гелия в конце такой цепочки реакций. Здесь углерод служит катализатором, ускоряющим термоядерное горение водорода по сравнению с обычным протонным циклом. В обычных равновесных условиях это сказывается на более массивных звездах, в которых в результате такое горение идет быстрее. Кроме того, реакции слияния ядер углерода и кислорода с образованием ядер кремния и их дальнейшее слияние с синтезом ядер никеля происходят с выделением большой энергии. Поэтому если белый карлик двойной системы является углеродно-кислородным, а его масса вместе с перетекшим газом достигает предела Чандрасекара или выше, все в нем взрывается сразу, с огромным выходом энергии и выбросом остатка звезды-компаньона из системы, результат чего виден как намного более сильная вспышка сверхновой.
После прохождения неожиданно появившегося нового портала сети космических сообщений корабль оказывается в океане из тяжелой воды (оксида дейтерия), что обнаруживается при сравнении масс одного и того же объема забортной жидкости с водой из корабельных запасов, выполненном с помощью пружинных весов. Предполагается, что корабль попал в иную вселенную, в которой место легкого изотопа водорода занимает дейтерий (Чарлз Шеффилд "Небесные сферы"). В нашей Вселенной образование протонов из предшествующей кварк-глюонной плазмы привело к их рекомбинации с электронами и появлению атомов водорода, гравитационной конденсации последних в сгустки, рождению звезд из больших сгустков, запуску в них основанных на участии протонов термоядерных реакций и производству гелия, а по цепочкам вторичных реакций - более тяжелых элементов. Нейтроны при этом рождаются в столкновениях протонов между собой и в свободном состоянии живут недолго, что ограничивает содержание дейтронов. Для преобладания дейтерия над обычным водородом необходимо значительное количество нейтронов в исходной смеси с протонами, а, следовательно, намного большее, чем в известной нам Вселенной, время их жизни в свободном состоянии. Такая ситуация должна в корне изменить распределение химических элементов и их изотопов, потому что если термоядерные реакции начинаются не с протонов, а с дейтронов, их продукты, а также продукты последующих реакций будут другими. В итоге условия и возможная жизнь в такой вселенной должны сильно отличаться от привычных для нас, включая вероятное отсутствие кислорода в атмосферах планет. Как почти всегда, одним фантастическим отклонением не отделаться.
Звезда этой планеты - голубая, казалось бы, короткоживущая, но в планетном океане есть разумная жизнь. Гравитационная постоянная меньше. Время течет медленнее в 60 с лишним раз. Звезды расположены далеко друг от друга. Эти факты согласуются с предположением, что новый портал привел в иную вселенную (Чарлз Шеффилд "Небесные сферы"). Может ли существовать такая вселенная? Дело в том, что мировые постоянные, по всей видимости, взаимоувязаны и не могут находиться в произвольном соотношении друг с другом.
Предсказывается превращение местной звезды в новую в результате катализа внутризвездной термоядерной реакции космическим углеродным потоком (Айзек Азимов "Космические течения"). Современная астрофизика считает, что новые звезды могут вспыхивать только в двойных системах с участием белого карлика. Возможные физические процессы в одиночных звездах с массой, немногим больше солнечной или меньше ее, не дают аналогичных по масштабам результатов. "Солнце относится к маленьким неподвижным звездам, которые не могут превратиться в новые..." (Ларри Нивен "Изменчивая луна"). Поэтому, например, маловероятно будущее превращение Солнца в новую звезду (Артур Кларк "Песни далекой Земли", "Спасательный отряд"). Эффект попадания углерода в такую, не очень массивную, одиночную звезду сведется к зависящему от ее массы ускорению горения водорода и увеличению светимости, но не к превращению в новую. По тем же причинам мало шансов на то, что рядовая одиночная звезда при падении на нее некой "квантовой" бомбы превратится в новую (Питер Гамильтон "Иуда освобожденный").
Точно так же не стоит ждать взрывоподобного превращения местной голубой звезды в новую и уничтожения ее планетной системы при попадании в эту звезду блуждающей планеты (Пол Андерсон "Мичман Флэндри"). Падение бродячей планеты, имеющей массу намного меньше звездной, не изменит равновесного характера термоядерных реакций голубой звезды, но в итоге локального выделения энергии в области падения вырастет температура и приблизительно пропорционально ей давление, что вызовет расширение плазмы и малозаметное увеличение размеров звезды. К тому же, автор не учитывает короткой жизни голубых звезд, оставляющей мало шансов на развитие разумной жизни на их планетах. Более серьезный результат предсказывается при падении на Солнце ускоренной гигантской планеты с массой в пятнадцать раз больше Юпитера, из которой до центра звезды добирается треть. И то при этом произойдет лишь не встречавшаяся до того чудовищная вспышка излучения, а не более значительный по масштабам звездный взрыв (Артур Кларк, Стивен Бакстер "Солнечная буря"). Поэтому падение на то же Солнце ядра вымышленной планеты Персефоны (Ларри Нивен "Мир вне времени") мало что изменит, во всяком случае, не ускорит превращение нашей звезды в красного гиганта, как предполагается в романе.
Масса Юпитера в десятки раз меньше порогового значения, при котором может возникнуть самая холодная звезда - коричневый (бурый) карлик. "Он в восемь раз тяжелее Юпитера, но этого недостаточно, чтобы зажечь и поддерживать термоядерный огонь в его недрах" (Чарлз Стросс "Акселерандо"). "Сам Тигль принадлежал к классу "бурых карликов", пятнадцать масс Юпитера - слишком мало, чтобы разгореться настоящим солнцем" (Карл Шредер "Гало"). Того же мнения по Юпитеру придерживается Ларри Нивен: "Он слишком маленький, чтобы гореть, как звезда. Его массы и давления атмосферы недостаточно" ("Мир вне времени"). Поэтому описанное Артуром Кларком в романе "Космическая Одиссея 2001" превращение Юпитера в короткоживущую звезду за счет превращения водорода в более тяжелые элементы и их дальнейшего термоядерного горения после имплозионного сжатия сердцевины при взрыве верхних слоев выглядит невероятным, особенно с учетом дальнейшего снижения его массы при подобном разлете этих слоев наружу. Даже если сжатую сердцевину поджечь искусственно, она разлетится, так как создаваемой ею гравитации будет недостаточно для противодействия давлению выделяющегося при реакциях излучения.
Всепланетным оружием объявляется катализированный самоускоряющийся фазовый переход газообразного водорода на Юпитере в конденсированное состояние, что должно привести к быстрому схлопыванию атмосферы огромной планеты и высвобождению огромной гравитационной потенциальной энергии в виде вспышки, способной сжечь всю жизнь в солнечной системе (Чарлз Шеффилд "Темнее дня"). По современным представлениям, Юпитер имеет твердое ядро диаметром около 20 тысяч километров, окруженное слоем конденсированного водорода толщиной примерно 40 тысяч километров, поверх которого располагается водородно-гелиевая атмосфера глубиной свыше 20 тысяч километров. Поэтому быстрая конденсация атмосферного водорода вызвала бы замедленное оставшимся гелием постепенное падение частиц конденсата на поверхность уже имеющегося его толстого слоя. Граница этой поверхности лежит далеко от центра Юпитера, поэтому в результате конденсации не следует ожидать резкого изменения гравитационного потенциала. А если дополнительно учесть небольшую массу газа по отношению к конденсированной части планеты, результатом было бы не очень значительное сжатие атмосферы. Вызванный этим нагрев привел бы к возгонке части конденсата с поверхности и повторной каталитической конденсации с установлением некоторого равновесия, но без описанных катастрофических последствий. Автор исходил из устаревшей предпосылки, что атмосфера Юпитера простирается до самой поверхности малого по размерам ядра, и неоправданно перенес на хотя и большую, но все-таки планету процесс, типичный для намного более массивных звезд.
"Астероид представлял собой камень протяженностью чуть больше двух километров вдоль большой оси. Миллиарды лет назад он откололся от планеты" (Дэвид Брин "Опоздавшие"). Исходя из законов небесной механики и численного моделирования, современная астрономия утверждает, что мощное поле тяготения Юпитера не позволило находящемуся в астероидном поясе Солнечной системы исходному материалу образовать единое тело. Поэтому маловероятно происхождение астероида из когда-то существовавшей, а затем расколовшейся планеты.