Эволюция звезд на примере солнца - Сергей Попов - Они-1 - 2010-12-12

А.НАСИБОВ: Работает радиостанция «Эхо Москвы». Программа «Они». Ашот Насибов у микрофона. Я вас приветствую, и предлагаю в самом начале программы, по уже сложившейся доброй традиции, сводочку самых последних научных новостей от журнала «Наука и жизнь». Алексей Соломин исполнит.

А.СОЛОМИН: Свет может создавать подъёмную силу и даже управлять движением предметов.

Гровер Шварцлендер с коллегами из Ротчерского технологического института в Нью-Йорке создал компьютерную модель светового крыла. Рассчитал его оптимальные характеристики и проверил модель в лабораторных условиях.

Учёные изготовили стержень в несколько микрометров из прозрачного пластика. Плоский с одной стороны и округлый – с другой, он напоминает по форме крыло аэроплана.

Они поместили стержень в камеру с водой, и осветили его снизу ультрафиолетовым лазерным светом. Как и было предсказано, стержень не только поднялся, но, что более важно, начал перемещаться в направлении, перпендикулярном направлению луча.

Вполне вероятно, что солнечные паруса, которые сегодня уже испытывают в Космосе, получат и руль, который в будущем позволит космическим кораблям перемещаться в межзвёздном пространстве только за счёт неиссякаемой энергии Солнца. Можно много часов промучиться над задачкой, проверяя все возможные решения, но тщетно. И вдруг – озарение, мгновенная вспышка, и всё становится ясно, как день. Секрет оказался в хорошем настроении. Американский невролог Марк Биман проводил эксперименты со студентами: перед тем, как приступить к решению задач, им показывали видео. Одним – нудное и скучное, а другим – смешное.

Те, кто перед тестированием, как следует, посмеялся, демонстрировали лучшие результаты.

Приятные эмоции снижают порог восприятия сложных связей и ассоциаций. И наступает миг прозрения.

Верно и обратное: многие люди получают удовольствие от решения логических задач и головоломок.

Исландские генетики, изучив митохондриальную ДНК своих земляков, нашли у 80 из них гены, свойственные только северо-американским индейцам.

Известно, что исландские викинги высаживались в Америке на 400-500 лет раньше Колумба.

Так как митохондриальная ДНК передаётся потомкам только по женской линии, генетики предполагают, что кто-то из викингов привёз из Америки на родину либо жену, либо дочку, рождённую от него и какой-то туземки в Америке. И произошло это примерно тысячу лет назад.

Родители нередко сохраняют на память первый выпавший молочный зуб своего отпрыска.

Теперь это дело поставили на научную основу с большими практическими перспективами.

Две американские фирмы принимают на хранение выпавшие молочные зубы, так как в корне зуба остаются стволовые клетки, способные в дальнейшем дать новый зуб.

Правда, пока такие эксперименты удаются только на животных. Но есть надежда, что через 10-15 лет этот метод – восстановление утраченных зубов войдёт в практику стоматологов.

Дальновидные родители уже сдают молочные зубы ребёнка на хранение в зубной банк в надежде, что они пригодятся владельцу в случае потери какого-то из взрослых зубов.

Консервация одного молочного зуба обходится в 650$, и за хранение надо ежегодно выплачивать 120.

При строительстве Олимпийских объектов у посёлка «Весёлый», в окрестностях Сочи экспедиция Института археологии РАН обнаружила остатки византийского храма 1Х-Х1 веков.

Четырёхстолпный храм у посёлка «Весёлый» - один из образцов византийской культуры. Его размер – 20х20 метров. Скорее всего, храм выполнял функции феодального центра и монастыря. Здание было разрушено в середине ХШ века, в период вторжения сельджуков и монгольского нашествия.

Однако любопытно, что уже после разрушения храма на его территории продолжали хоронить умерших. Археологи предлагают превратить остатки храма в музей под открытым небом, и сделать одной из достопримечательностей Олимпиады 2014 года.

Если решение о создании музейного комплекса будет принято, то гости и участники Олимпиады смогут наблюдать его прямо из окон гостиничного комплекса.

А.НАСИБОВ: Спасибо Алексею Соломину. Он познакомил нас со сводкой научных новостей от журнала «Наука и жизнь». Более подробно новости можно узнать на Интернет-сайте этого журнала – «Наука и жизнь».

А я представляю вам гостя в студии. Гость в студии у нас сегодня Сергей Попов, астрофизик, научный сотрудник Государственного Астрономического института имени Штернберга. Сергей, приветствую Вас. С.ПОПОВ: Добрый день. А.НАСИБОВ: Мы обсуждаем сегодня эволюцию звёзд на примере Солнца. Это тема. А эпиграфом к этой теме… Сергей, Вы читали «Незнайку» в детстве? С.ПОПОВ: Да, много раз.

А.НАСИБОВ: Помните, Незнайка паниковал: оторвался кусок от Солнца и летит к Земле? Бегал с выпученными глазами. Помните?

С.ПОПОВ: Да. Его даже по голове стукнуло.

А НАСИБОВ: Кто-то даже его по голове стукнул в виде шмеля.

6 декабря была вспышка на Солнце и с выбросом плазмы

где-то в направлении Земли. Но, по-моему, прошло это мимо Земли.

Что это означает? Что означает выброс плазмы на Солнце? Что, Солнце живой организм? Дышит?

Я хочу Вам задать вопрос, который, в свою очередь, нам задал студент Фотополк на Интернет-сайте нашей радиостанции, ещё до начала программы: «Почему Солнце слегка пульсирует, грохочет и издаёт звуки? Почему оно дышит?».

С.ПОПОВ: Звёзды действительно живут, в некотором смысле. Они рождаются, они умирают.

В течение жизни звезды в ней выделяется энергия. И всегда действуют две противоположно направленные силы гравитация (звёзды всё-таки массивные объекты). Гравитация стремится их сжать, но давление внутри противостоит сжатию. Давление возникает, потому что выделяется энергия, идут термоядерные реакции. Выделяется тепло, которое как-то, потихонечку, передаётся к поверхности.

Вот Солнце и многие другие звёзды устроены так, что во внешних слоях энергия передаётся конвекцией, то есть, перемешиванием. И поэтому в некотором смысле поверхность Солнца она так бурлит.

А.НАСИБОВ: А Солнце из слоёв состоит?

С.ПОПОВ: Ну, можно выделить два основных таких куска: это центральное ядро. Там идут термоядерные реакции, и потом такая конвективная зона, где энергия передаётся наверх уже не излучением, а перемешиванием – конвекцией.

И поэтому внешние слои они постоянно бурлят, действительно, постоянно перемешиваются. И сейчас много новых данных о Солнце люди получают, благодаря так называемой гелиотехнологии. Это такая наука, которая изучает вот эти пульсации Солнца, и пытается понять, что же находится внутри.

Потому что, вообще говоря, астрономия – она такая необычная наука. Это единственная наука, где мы не можем экспериментировать с объектами исследования. Мы можем только подсматривать и подслушивать.

И нам нужно понять, что находится внутри Солнца, практически не имея никаких прямых данных о том, что там происходит. Вот мы смотрим, как оно пульсирует, и пытаемся понять, что находится внутри.

А.НАСИБОВ: Сотрудник банка из Москвы, Jupiter он представлялся, интересуется: а на каком этапе эволюции находится наше Солнце?

Могли бы Вы два слова сказать, с чего начиналось, зарождалось Солнце, и где оно сейчас? И куда оно идёт? Соответственно, куда идём все мы, живущие на планете, вращающейся вокруг Солнца?

С.ПОПОВ: Очень хороший вопрос.

Важно понимать, что звёзды действительно рождаются и умирают. Это в истории человечества, на самом деле, последние несколько сот лет, на самом деле меньше, когда мы понимаем, что звёзды появляются, как-то возникают, а потом исчезают.

Звёзды непрерывно продолжают во Вселенной рождаться, они рождаются из межзвёздной среды.

А.НАСИБОВ: И до сих пор продолжают рождаться?

С.ПОПОВ: Да.

А.НАСИБОВ: Несмотря на то, что уже 14 миллиардов лет прошло, примерно с появления Вселенной?

С.ПОПОВ: Вот в нашей галактике где-то, округляю, примерно одна звезда в год рождается.

Ну, галактика большая, там сотни миллиардов звёзд. Но, тем не менее, каждый год примерно возникает одна звезда. Ну, чуть больше.

Так вот, наше Солнце возникло примерно 5 миллиардов лет назад, чуть меньше из вот такого облака газа и пыли, которое сжималось. Гравитация его сжимала, а никаких источников энергии, которые бы сжатие остановили, не было ещё. И в итоге возникла звёздочка. Вокруг возникли планеты.

А.НАСИБОВ: Из той самой пыли?

С.ПОПОВ: Да. Из того самого газа и пыли. Я надеюсь, после перерыва мы поговорим о том, откуда берутся газ и пыль, как они эволюционируют. Потому что это всё страшно интересно.

Потому что, вообще говоря, всё это впихано в такую глобальную картину, что эволюционирует Вселенная. И, на мой взгляд, это один из таких самых фундаментальных фактов. И не все, даже зная о нём, как следует, его осознают.

Ну, так вот, Солнце возникло как звезда, когда внутри температура и плотность увеличились достаточно для того, чтобы водород начал превращаться в гелий. И вот это самый важный, самый долгий этап жизни любой звезды. То есть, вообще любой – превращение водорода в гелий.

Это происходит в ядре, где высокая температура, высокая плотность. И это идёт долго. Как долго, зависит от массы звезды.

Причём, ответ немножко нетривиален.

Вот, Вы как думаете? Чем звезда больше и в ней больше водорода, тем она будет дольше жить, или меньше?

А.НАСИБОВ: Хорошей звезды должно быть много.

С.ПОПОВ: Вот. А на самом деле, живут-то массивные звёзды меньше: они слишком быстро пережигают это.

А.НАСИБОВ: Сгорают быстрее? С.ПОПОВ: Да. Несмотря на то, что запас у них больше, но пережигают они всё это с такой скоростью, что заканчивается он быстро. И массивные звёзды живут мало. Самые массивные – несколько миллионов лет.

С точки зрения эволюции Вселенной, это капля, мгновение. Наверное, самый простой пример – это сказать, что не успевают образоваться планеты.

Вот, если вы пишете научно-фантастический рассказ, и у вас там какая-нибудь цивилизация с большой историей живёт на планете типа Земли, вокруг звезды, которая в сто раз массивнее Солнца, вот это противоречит всем данным: так быть не может. Планета просто не успеет образоваться. Звезда проживёт миллион лет и взорвётся. Всё. Поэтому, вообще говоря, чтобы возникла жизнь, важно, чтобы звезда жила долго.

Вот Солнце удовлетворяет этому требованию: оно уже пять миллиардов лет живёт.

Солнце потихонечку пережигает свой водород, и будет это делать ещё примерно пять миллиардов лет.

А.НАСИБОВ: Пять миллиардов уже живёт, и ещё на пять миллиардов у неё водорода осталось?

С.ПОПОВ: Да. Это достаточно много, вот по таким же биологическим эволюционным шкалам это хорошо. Поэтому, собственно, вот мы и существуем здесь. С другой стороны, можно спросить: ага, а маленькие звёзды? Они живут вообще сотни миллиардов. Но столько Вселенная пока не живёт. Но, вообще говоря, может ли жизнь возникнуть около очень маленькой звёздочки, которая ещё дольше живёт?

Вот там мы возвращаемся к проблеме вспышек.

Солнце, несмотря на то, что на Солнце происходят мощные вспышки, они происходят, вообще говоря, довольно часто. И люди, которые их изучают, там слабые вспышки регистрируют примерно каждый день. Зависит от цикла Солнечной активности, от того, где мы находимся в цикле. Ну, так, в среднем.

Но достаточно мощных вспышек, чтобы у нас какие-то катастрофы произошли на Земле. Катастрофы, выходящие за то, что плохо слышно радиостанцию в эфире, например, из-за магнитной бури, или там системы электропередач в Канаде где-нибудь вышли из строя. А так, чтобы действительно была угроза существования жизни, которая ничего не знает про систему электропередач и радиостанции, такое с Солнцем не происходит. Солнце очень спокойная звезда.

А вот маленькие звёзды они обычно очень неспокойны. У Солнца бурлит самая внешняя часть. И в итоге можно изучать красивую картинку Солнца. Вот эту последнюю вспышку, если людям интересно, можно найти в Интернете потрясающее видео, которое получено американским спутником. Очень красиво, как это всё взрывается. Но это всё очень слабая активность по сравнению с тем, что происходит на маленьких звёздах.

А.НАСИБОВ: Я сейчас напомню, что у нас в студии Сергей Попов, астрофизик, научный сотрудник Государственного Астрономического института имени Штернберга

А слушатели могут задавать вопросы и предлагать комментарии, присылая их на радиостанцию «Эхо Москвы» по sms-кам. Номер телефона: +7 (985) 970-45-45.

Мы обсуждаем эволюцию звёзд на примере Солнца. Уже первые sms-ки пошли.

5 миллиардов лет прошло с момента формирования Солнца, образования Солнца.

Сейчас, на каком этапе находится Солнце? Сейчас известно, что бывают всплески солнечной активности, спады солнечной активности?

Если говорить, думать вот такими циклами, то на каком циклическом этапе сейчас у нас Солнце?

С.ПОПОВ: Ну вот, Солнце сейчас продолжает пережигать водород и гелий. Это, кстати, называется главная последовательность, потому что звёзды большую часть своей жизни проводят на этой стадии. И на некоторой диаграмме, которую астрономы используют, они укладываются в такую единую последовательность.

В принципе это не имеет такого прямого отношения к циклу Солнечной активности. Вот есть 11-летний цикл Солнечной активности. Сейчас мы ни в максимуме, ни в минимуме. Мы движемся к максимуму, который …

А.НАСИБОВ: Мы прошли спад Солнечной активности?

С.ПОПОВ: Мы прошли минимум, и сейчас на таком подъёме Солнечной активности находимся.

Но это вот, так сказать, наше сиюминутное потому, что происходит на масштабе нашей жизни. В принципе это нам важно, например, если вы хотите посмотреть на пятна на Солнце в телескоп. На всякий случай напомню, что просто так глазом в телескоп смотреть нельзя – глаз сожжёте себе. Есть специальный фильтр, или специальное устройство, которое позволяет это делать. Так вот, в минимуме Солнечной активности может пятен совсем не быть довольно долго, несколько лет. Значит, Солнце достаточно спокойно, там мало вспышек. В максимуме пятен много, происходит много вспышек. Ну вот, сейчас вспышки есть, соответственно мы вышли…

А.НАСИБОВ: Участились после некоторого спада, некого затишья?

С.ПОПОВ: Да. Ну вот, максимум будет чуть попозже. Но в принципе я бы сказал, что это такая мелкая рябь на фоне того, что вообще может происходить со звездой в течение её жизни. Это такие мелкие изменения на фоне очень спокойной стадии сжигания водородов, гелий. А вот потом, через 5 миллиардов лет, с Солнцем начнутся уже серьёзные трансформации.

А.НАСИБОВ: Через пять миллиардов лет? С.ПОПОВ: Ну, примерно. Пять с хвостиком.

А.НАСИБОВ: Хотелось бы, конечно, посмотреть.

С.ПОПОВ: Да, есть такой известный анекдот, когда лектор в планетарии читает лекцию и говорит: «Через 5 миллиардов лет наше Солнце исчерпает водород, превратится в красного гиганта, а потом потухнет». Испуганный голос из зала: «Скажите, товарищ лектор, через сколько Вы сказали?». – «Через 5 миллиардов лет». – Ну, слава Богу. Мне послышалось три миллиарда.

Масштабы, конечно, всё равно выходят за рамки наших каких-то бытовых тревог, и поэтому в сколь-нибудь ближайшее время с Солнцем никаких катастроф особых не должно происходить. И поэтому на этот счёт можно не беспокоиться. У нас и своих проблем хватает.

А вот, когда водород кончится в ядре, то начнутся всякие метаморфозы. В частности, Солнце расширится, превратится вначале в красного гиганта. Станет гораздо больше – Меркурий и Венера окажутся внутри Солнца.

А.НАСИБОВ: То есть, размеры Солнца они превысят диаметр орбиты Венеры?

С.ПОПОВ: Да. Будет такой красный гигант.

А.НАСИБОВ: О! Это во сколько же раз Солнце получается расширится?

С.ПОПОВ: Ну, давайте, прикинем. Ну больше, чем в сто. Сейчас чуть меньше миллиона километров радиус Солнца, 700 тысяч, а будет соответственно за сотню миллионов километров.

Потом внешние слои сбросятся. В центре Солнца гелий превратится в углерод частично, и на месте Солнца останется белый карлик, звёздочка, такой звёздный остаток уже без внутренних источников энергии. Он потихонечку будет остывать, ну, так и остынет. И, в общем, белый карлик, остывший, иногда их называют «чёрные карлики». Это уже такой вечный объект. Если мы не вдаёмся в тонкости уже теоретической физики – распадаются ли протоны.

Но жизнь более массивных звёзд она более скоротечна, но и более интересна, при этом. А.НАСИБОВ: Поэтому мы можем понимать, что произойдёт с Солнцем через 5 миллиардов лет, глядя на более массивные звёзды сейчас, за их жизнью. С.ПОПОВ: Не только. То есть, с одной стороны, да, но с другой стороны, опять же, вот астрономия она такая специфичная наука, в некотором смысле, может быть, похожа на социологию на очень коротком этапе времени. Мы вот смотрим на популяцию людей, и мы видим там младенцев, стариков, вот как меняются. Точно так же у звёзд. Мы видим звёзды такие же, как Солнце, но на разных стадиях эволюции. Мы видим там практически двойников Солнца, которые сейчас прожигают водород, гелий. Мы видим красные гиганты с массой порядка Солнечной. Это то, во что Солнце превратится. И видим белые карлики, которые являются остатками звёзд, похожих на Солнце.

Собственно говоря, совсем звезда типа Солнца ещё не успела бы проэволюционировать до стадии белого карлика. Но чуть-чуть более массивные успели бы. И поэтому астрономы рассматривают такую мгновенную фотографию галактики, Вселенной, если угодно, и пытаются понять, как всё на ней эволюционирует. Это сама по себе очень интересная задача. Учёные работают 20, 30, 40 лет своей жизни и при этом пытаются изучить процессы, которые занимают миллиарды лет, изучая просто объекты, которые находятся на разных стадиях.

Ну вот, если Солнце у нас спокойно превратится в белый карлик, относительно сбросит свои внешние слои, этим самым вернёт часть вещества обратно, в межзвёздную среду, которое потом (вещество) через какие-то миллиарды лет может превратиться в новую звезду.

А вот более массивные звёзды они и в своих реакциях заходят дальше, и жизнь свою заканчивают таким бурным взрывом, и дают совсем другие остатки.

А.НАСИБОВ: Например?

С.ПОПОВ: Ну, всем, конечно, интересны чёрные дыры. Например, чёрные дыры.

А.НАСИБОВ: А нейтронные звёзды? И нейтронные звёзды. С.ПОПОВ: На мой взгляд, нейтронная звезда гораздо интереснее чёрной дыры. Чёрная дыра она, ну только что, такая загадочная.

А.НАСИБОВ: Оживился, оживился Сергей Попов. Вот даже начал размахивать руками и показывать, чем отличается чёрная дыра от нейтронной. Вот с помощью рук. Мне это нравится. Ещё раз.

С.ИВАНОВ: Так, чёрная дыра, у нас гравитация стала настолько сильная, что всё схлопнулось. Ничто не остановило сжатия. И вот образовался такой интересный объект, совершенно нам непривычный, со свойствами, которые в быту не встречаются.

Но вообще чёрная дыра описывается в реальности двумя параметрами: массой и тем, как она вращается. Вообще, очень простой объект с этой точки зрения. Только что, загадочная относительно внутреннего строения.

А нейтронная звезда – это, когда ядро носимой звезды схлопывалось, то всё-таки ядерные силы остановили сжатие. И вот это экстремальное сжатие привело к появлению совершенно удивительного объекта – к куче свойств у всех, у которых есть приставка «супер», или «сверх»: сверхсильные магнитные поля на поверхности; сверхсильная гравитация на поверхности. Это не просто дыра какая-то. А.НАСИБОВ: Мы видели признаки существования таких звёзд? Они есть? С.ПОПОВ: Да. Нейтронных звёзд мы знаем много. Больше двух тысяч. Это, наверное, единственный астрономический объект, за который две Нобелевские премии уже дали, и, как минимум, можно утверждать, что одна ещё просто ждёт своего героя. И, может быть, можно думать о том, какие ещё могут быть открытия, связанные с электронными звёздами, которые настолько важны для физики. Что, вообще говоря, премии по физике вручают астрофизикам, потому что они вносят фундаментальный вклад в такую большую физику, в большую.

А.НАСИБОВ: Я правильно понимаю? В нейтронных звёздах моделируются, происходят те самые события, которые невозможно смоделировать физикам на Земле в аппаратах, в коллайдере, и так далее?

С.ПОПОВ: Совершенно верно. Вселенную вообще называют таким ускорителем для бедных. Во Вселенной сами собой происходят процессы, которые совершенно выходят за рамки иных лабораторий.

А.НАСИБОВ: Мне очень нравится выражение: «ускоритель для бедных».

Мы вернёмся к «ускорителю для бедных сразу после того, как уйдём на краткие новости. Послушаем краткие новости.

Напомню, что в студии Сергей Попов, астрофизик, научный сотрудник Государственного Астрономического института имени Штернберга

Мы обсуждаем эволюцию звёзд на примере Солнца.

Вопросы и комментарии можно задавать, присылая sms-ки на номер: +7 (985) 970-45-45. И тогда же я Вам напомню Вашу фразу из Вашей же научной статьи насчёт стола и нейтронной звезды.

А сейчас – краткие новости на «Эхе Москвы».

Новости. А.НАСИБОВ: Ашот Насибов у микрофона. Программа «Они»: открытия, находки, исследования. Гость в студии - Сергей Попов, астрофизик, научный сотрудник Государственного Астрономического института имени Штернберга. Мы обсуждаем эволюцию звёзд на примере Солнца. И ваши замечания, комментарии, вопросы присылайте sms-ками по телефону: +7 (985) 970-45-45.

Сергей, мы остановились на словах академика Зельдовича о том, что Вселенная – это ускоритель для бедных. В одной из Ваших статей недавних приводится такой пример: чем отличается нейтронная звезда от всего прочего. Если упадёт письменный стол на нейтронную звезду, то выделенная энергия будет сопоставима со средней руки атомным взрывом.

С.ПОПОВ: Совершенно верно.

А.НАСИБОВ: Это что? Получается, там законы физики другие на нейтронной звезде?

С.ПОПОВ: На самом деле, для того, чтобы это объяснить, хватает физики девятого класса, к счастью.

Все тела, падая на пол, при этом при ударе выделяют какую-то энергию. Желающие могут побросать.

А.НАСИБОВ: А если уронить письменный стол на пол, ну, ножка отломится.

С.ПОПОВ: Да. То есть, Вы совершите некую работу – отломите ножку. Зависит от того, с какой высоты падает.

Если вы его бросаете, если мы его отсюда, из окна, если выкинем, а мы на 14-м этаже, то энергии уже будет побольше. Можно там крышу машины хорошо помять, например. Больше энергии.

Так вот. Чем в более глубокую яму он падает, тем больше энергии выделяет.

А.НАСИБОВ: Ну, не сопоставимо же с энергией атомного взрыва? С.ПОПОВ: Пока нет. Правильно. Зависит от того, до какой скорости гравитация сумеет его разогнать.

Вот, если Вы пытаетесь там с нескольких километров что-то кидать на землю, на самом деле, атмосфера мешает сильно разогнать. Вообще, по идее, можно разогнать до 10 километров в секунду. И это много. Поэтому, кстати, если там метеорит падает, то действительно происходит взрыв, потому что сразу существенная энергия переходит в другую форму. В первую очередь, тепловую.

Так вот, предмет, падающий на нейтронную звезду, разгоняется почти до скорости света, долей скорости света. И поэтому энергии выделяется уже действительно много. То есть, действительно близко к mc квадрат. И поэтому нейтронные звёзды являются таким, страшно простым источником энергии. Но очень эффективным. Если вы на нейтронную звезду кидаете вещество, то возникает достаточно яркий источник. А.НАСИБОВ: Вы знаете, вот хочется всегда субтитр там

какой-нибудь написать: «Не занимайтесь этим в домашних условиях и не делайте опыты на своих друзьях и близких. Не кидайте вещи в нейтронную звезду!».

С.ПОПОВ: Ну, вот. Продолжаем. Природа, которая ускоритель для бедных, делает это для нас сама.

Часть нейтронных звёзд входит в двойные системы, у них есть звезда-соседка. И вещество с одной звезды может перетекать на другую. При этом мы видим яркий рентгеновский источник. Сейчас мы знаем - таких источников сотни и соответственно можем изучать свойства звёзд-партнеров – нейтронных звёзд, вещества при высокой температуре. В общем, всякие интересные ситуации.

Самая, конечно, экстремальная ситуация – это, когда вы берёте одну нейтронную звезду и кидаете на другую нейтронную звезду. Это такой эффект в квадрате получается.

И мы очень надеемся, что, в частности, это позволит в недалёком будущем, вот лет через 5, скажем, зарегистрировать совершенно потрясающую вещь – гравитационно-волновой сигнал.

А.НАСИБОВ: То есть?

С.ПОПОВ: Если одна звезда нейтронная вращается в паре с другой нейтронной звездой, вот они потихонечку сближаются. Сближаются они потому, что такая система испускает гравитационные волны. Такое предсказание общей теории относительности.

На самом деле, пока я размахиваю руками, я тоже излучаю гравитационные волны, только очень слабенькие.

А.НАСИБОВ: Но я их чувствую всё равно. Так, так, так. Все, находящиеся в студии, чувствуют гравитационные волны, исходящие от Сергея Попова, астрофизика.

С.ПОПОВ: Но, к счастью, я не нейтронная звезда. Две нейтронные звезды, сливаясь, излучают мощный всплеск гравитационных волн. На самом деле, поймать их очень трудно. Гравитация взаимодействия очень слабая. Мы к этому не привыкли. Мы вот находимся здесь, не улетаем в Космос, не находимся в состоянии невесомости из-за гравитации. Нам кажется, что она очень мощная.

На самом деле, просто её ничто не компенсирует. Она действует на больших расстояниях. Поэтому она такая заметная и играет большую роль в нашей жизни и вообще в жизни Вселенной.

Вообще говоря, взаимодействие слабое. И поймать гравитационные волны очень важно, во-первых, с точки зрения фундаментальной физики, подтвердить это важнейшее предсказание теории относительности.

Во-вторых, это очень важно для астрономии, поскольку гравитационные волны они ничем не поглощаются. И поэтому мы получим такой идеальный инструмент для изучения многих процессов. Ну, я бы сказал, что доказать, что чёрные дыры есть действительно, вот мы, астрофизики, говорим, что да, чёрные дыры наверняка существуют. И я готов поспорить на правую руку своего директора института, например, что они существуют. Но нужно, вообще говоря, как-то это доказать.

И, если мы зарегистрируем сигнал от двух сливающихся чёрных дыр, они тоже могут образовывать двойные системы, точно так же, как нейтронные звёзды, то это будет, на мой взгляд, одним из самых прямых способов доказать, что чёрные дыры вообще существуют. Потому что при таком слиянии другого сигнала может и не быть практически, такого детектируемого.

Ну вот, люди строят совершенно потрясающие установки, когда у вас в вакууме, на расстоянии в нескольких километрах друг от друга висят очень тяжёлые зеркала, между ними бегает лазерный луч. И проходящая гравитационная волна смещает эти зеркала, неким определённым образом друг относительно друга. Это можно заметить. Но смещает она их на расстояние, меньшее размера атома.

А.НАСИБОВ: И сейчас аппаратура позволяет регистрировать смещение вот этих массивных зеркал на расстояние меньше атома?

С.ПОПОВ: Да. Это совершенно поразительная вещь, на мой взгляд.

А.НАСИБОВ: И такие эксперименты реально происходят?

С.ПОПОВ: Да. Стоят две установки, называемые «LIGO» в США, стоит установка «VIRGO» в Италии. Стоит такой, очень высокотехнологичный, но небольшой по размерам, поэтому он в итоге уступит первенство «LIGO», в Германии установка

«ГЕО-600». Планируются новые эксперименты. Сейчас им, в основном, мешает шум.

Установка «LIGO», кроме вот какого-то технического шума, она чувствует, как грузовики, где-то там, в десятках километрах проезжают по дорогам. То есть, вот всё мешает. Но вот можно надеяться, что через несколько лет они поставят новый комплект аппаратуры, и где-нибудь в 2015 году можно надеяться на регистрацию гравитационно-волнового сигнала. Это будет страшно интересно.

А.НАСИБОВ: Есть несколько вопросов от наших радиослушателей, присланных sms-ками. В студии - Сергей Попов, астрофизик.

Майк из Самары интересуется гипотезой академика Амбарцумяна о протозвёздах. Не нашла ли подтверждения?

С.ПОПОВ: Не нашла подтверждения.

А.НАСИБОВ: В чём суть этой гипотезы?

С.ПОПОВ: Можно сказать, она нашла опровержение.

Да. Лет 50 назад было действительно не очень понятно, как образуются звёзды, чем объясняются некоторые, очень такие странные источники, типа квазаров, например, активных ядер галактик.

И была высказана такая гипотеза, что есть некое, очень плотное первое вещество, и оно, распадаясь, даёт нам обычное вещество. И из него уже потом возникают звёзды, всё остальное. А вот какие-то очень активные источники, которые мы наблюдаем, это как раз вот такие кусочки серого вещества, ещё распадающиеся.

Гипотеза была такая красивая. Её вполне серьёзно обсуждали, повторюсь, лет 50 назад, но где-то в шестидесятые годы произошёл такой принципиальный перелом. Люди объяснили, что такое квазары, были открыты пульсары, было объяснено, что это такое. Это, как раз, нейтронные звёзды. Были построены модели образования звёзд из межзвёздного газа и пыли. Они начали находить прямые подтверждения. Мы действительно сейчас видим, как образуются звёзды вот путём такой конденсации. Опять же, это означает, что процесс занимает миллионы лет. Но мы видим объекты на разных стадиях, и достаточно полно всю картину восстанавливаем. Поэтому сейчас эта гипотеза не рассматривается, как такой факт науки, а рассматривается уже, как факт истории науки: была такая вот интересная гипотеза.

А.НАСИБОВ: Давайте сейчас отключимся от высокой науки и займёмся спасением человеческой души.

Sms-ка от Алексея из Перми, который очень просит успокоить его тёщу, которая крайне обеспокоена возможным концом света в

12-м году по случаю той самой планеты Нибиру, о которой Вы тоже ещё говорили. С.ПОПОВ: Вау!

А.НАСИБОВ: Вы говорили, что обязательно будут вопросы?

С.ПОПОВ: Да, да. А.НАСИБОВ: В двух словах: успокойте, пожалуйста, тёщу Алексея из Перми, которая полагает, что скоро будет конец света.

С.ПОПОВ: Ну, я могу дать честное слово, что ничего не произойдёт. Но, наверное, этого мало. Попробуем дать какие-то аргументы.

Аргумент, на самом деле, очень простой.

Итак, представим, что что-то большое и вредное к нам летит. Причём, это нечто вот действительно у нас в солнечной системе как бы жило и обитает. То есть, вообще оно крутится вокруг Солнца. Это принципиальный вопрос.

Если оно крутится вокруг Солнца, мы вообще знаем максимальную скорость, которую оно может иметь. Потому что, если объект будет пролетать мимо со скоростью 100 тысяч километров в секунду, он уже не чувствует Солнца. Он пролетит мимо, и просвистит, и всё, и мы его никогда больше не увидим.

Соответственно скорость известна в Солнечной системе.

В Солнечной системе невозможна ситуация, когда вдруг из-за угла кто-то выскакивает, потому что нет углов. То есть, Солнечная система она такая достаточно пустая. Там всё видно.

И поэтому, если что-то в 12 году прилетит, то, значит, сейчас это нечто находится, ну где-то между Марсом и Юпитером. И, если бы было какое-то крупное тело между Марсом и Юпитером, мы бы прекрасно его видели. Ну, видели бы, на самом деле, уже десятки лет назад, скорее всего. Поэтому, вообще говоря, никаких оснований беспокоиться нет, и есть все основания полагать, что ничего крупного к нам прилететь не может. И поэтому все страшилки такого типа они достаточно легко отбрасываются апелляцией к совершенно чётким, очевидным, я надеюсь, понятным наблюдениям, поскольку действительно вот в Солнечной системе ничего из-за угла вдруг выскочить не может – всё очень хорошо видно.

А.НАСИБОВ: Объяснения от Сергея Попова, астрофизика и научного сотрудника Государственного Астрономического института имени Штернберга. Принимаем. Роман интересуется: какова самая большая масса тела во Вселенной? И что это может быть за тело?

Давайте оперировать массами Солнца. Вот самая большая масса тела во Вселенной. Сколько там масса Солнца может быть?

С.ПОПОВ: Ну, давайте попробуем. Будем двигаться к большим, большим структурам каким-то. Есть звёзды. Самые массивные звёзды сейчас могут иметь массу чуть больше ста солнечных.

Когда-то раньше, когда тяжёлых элементов было мало, в молодости Вселенной, могли быть звёзды в несколько сот масс Солнц. Но сейчас таких…

А.НАСИБОВ: Молодость Вселенной – это 10 миллиардов лет назад?

С.ПОПОВ: Ну, даже побольше. Вот как раз, 12 с хвостиком миллиардов лет назад, когда возникли самые первые звёзды. В самых первых звёздах тяжёлых элементов ещё не было. Были только водород и гелий, и такие звёзды могли быть более тяжёлыми.

Сейчас уже такого не происходит, сейчас всё обогащено элементами, которые звёзды выбросили в процессе своей эволюции. И поэтому все звёзды сейчас они уже такого второго поколения, третьего поколения, существенно обогащённые тяжёлыми элементами.

Продолжаем двигаться, но думаем пока о едином объекте. Вот цель с границами чёткими и понятными. Тогда самый массивный объект – это чёрные дыры.

В центрах галактик есть так называемые сверхмассивные чёрные дыры. Они измеряются. Мы видим, как звёзды крутятся вокруг этих чёрных дыр, или газ крутится. Или какие-нибудь мазерные источники. Они имеют массу в несколько миллиардов масс Солнца. Это, наверное, такие самые массивные единые объекты. Он действительно один. Но чёрная дыра в центре галактики – это малая доля от массы всей галактики. И галактики имеют массу уже самой массивной – тысячу миллиардов масс Солнца. И это достаточно единые объекты. Можно получить фотографию такой галактики.

Границы там кажущиеся, как границы облака. Понятно, что это не консервная банка и резкого края нет. Но, тем не менее, вот есть единые объекты.

Галактики могут образовывать группы и скопления, действительно гравитационно связанные. То есть, времени жизни Вселенной и гравитации хватило на то, чтобы объекты действительно почувствовали друг друга в гравитации и вот образовали нечто единое целое.

И, наверное, вот таких скоплений галактик это сейчас самые массивные объекты во Вселенной.

Но, с другой стороны, вопрос: что считать объектом? – Конгломераты из галактик, которые как-то друг друга чувствуют и не разлетаются в разные стороны, по крайней мере, пока. Наличие тёмной энергии. А.НАСИБОВ: Ещё вопрос: что считать объектом? – Бульон, в котором плавают галактики, в целом, кастрюлю бульона, или кусок мяса и отдельно луковица в этой самой кастрюле?

С.ПОПОВ: Да. Вот как-то примерно так.

Ну вот, всю шкалу более или менее мы описали. А.НАСИБОВ: Понятно. Алексей интересуется: «Ну, расскажите же, подчёркивает: «ЖЕ» - откуда же пыль и газ взялись, из которых Солнце»? Вот то, что Вы обещали рассказать. С.ПОПОВ: Да, самая замечательная вещь, действительно.

Давайте, начнём с более простого. Посмотрим на любой предмет, на самих себя, и задумаемся. Вот атомы внутри нас, или внутри какого-то предмета, который мы видим. Откуда они взялись? Вопрос совершенно не праздный, потому что мир, как мы его знаем, имеет конечный возраст. Это абсолютно фундаментальный факт.

Это не значит, что 14 миллиардов лет Вселенной не существовало. Мы не знаем. И не надо спрашивать меня. Действительно, ответа нет. Но мир, как мы его знаем, то есть, протоны, нейтроны, электроны – этого действительно не было 13 с хвостиком, 13,7 миллиардов лет назад в современных моделях. Вселенная, как мы её знаем, появилась, начала расширяться, потихонечку остывала. Становилась менее плотной, появились протоны, нейтроны. Наконец, появились первые звёзды.

Первые звёзды состояли из водорода и гелия. Никакие другие элементы появиться не успели.

Если вы задумаетесь, много ли в вас гелия, то совсем немного.

Водород есть, потому что есть, например, вода. Но всё равно, по массе мы состоим, в основном, из кислорода, углерода, азота. Все вот эти элементы, все, они не существовали в начале Вселенной. Они все возникли в звёздах.

То есть, звезда жила, в ней шли термоядерные реакции: водород превращался в гелий, гелий – в углерод. Дальше: в азот, кислород, и так дальше. И потом, или в течение жизни звезды, или в конце, со взрывом, эти элементы были выброшены в межзвёздную среду. Вот появились газ и пыль, и из них образовались новые поколения звёзд.

И это, повторяю, не какая-то гипотеза, а это абсолютно твёрдо установленные факты, на мой взгляд, совершенно поразительные. Потому что действительно фактически всё в вашем теле, всё вокруг когда-то побывало внутри какой-то звезды. И меня этот факт всё равно продолжает поражать, хотя он абсолютно для меня уже очевидный, понятный и привычный.

А.НАСИБОВ: «Все мы дети галактики». Она имеет прямое отношение к нам?

С.ПОПОВ: Да. Удивительным образом, да. Мы действительно генетически связаны с жизнью звёзд. И происходит постоянный такой круговорот вещества в природе: вещество попадает в звёзды, пережигается, обогащается тяжёлыми элементами, выкидывается наружу. Что-то остаётся в виде остатка – белый карлик, нейтронная звезда, или чёрная дыра. Но основная масса в среднем выкидывается обратно. И вот такой цикл продолжается. Поэтому люди говорят: «Химическая эволюция галактики», например.

Действительно постоянно меняется химический состав и вообще вот, поймите, что мы живём в эволюционирующем мире с конечным возрастом. И это очень важно. Потому что из этого есть всякие удивительные следствия. Например, нам доступна для наблюдения конечная область пространства. Вот Вселенная она есть очень большая, но видеть мы можем только в определённых пределах. Просто потому, что у Вселенной конечный возраст.

Информация передаётся со скоростью света. И, если где-то, в какой-то далёкой галактике, там, произошёл футбольный матч, матч произошёл, а вот о его результате мы ещё не узнали: свет не успел пройти, потому что у него было всего лишь 13 миллиардов лет на это путешествие.

А.НАСИБОВ: Ну что же, я уже чувствую себя родственником Альфа-Центавры, спасибо и созвездию Краба. Сергей Попов, астрофизик, научный сотрудник Государственного Астрономического института имени Штернберга. Благодарю Вас, Сергей, за участие в нашей программе. Спасибо. И знаете, что? Может быть, Вы нам как-нибудь расскажете о том всё-таки, что находится за пределами той самой границы Вселенной, которую мы можем наблюдать?

Вопросы есть, а ответов пока вот у меня лично нету. Надеюсь получить от Вас.

С.ПОПОВ: Давайте попробуем.

А.НАСИБОВ: Давайте, в следующий раз попробуем.

Сергей Попов и я, Ашот Насибов говорим: до свидания. Программа «Они» на «Эхе Москвы». Встретимся через неделю.