Когда взорвется Солнце и что будет с планетами?

Один из вопросов, который почти всегда звучит на лекциях по астрономии: когда взорвется Солнце? Точный ответ на него, конечно, дать невозможно. Но что в конце концов произойдет с нашим светилом и Солнечной системой, можно предугадать. 

Звезды, как и люди, рождаются, живут и умирают. И если рождаются они примерно одинаковым образом, то свой жизненный путь проходят и умирают совершенно по-разному.

Многие современные астрофизические теории сходятся в том, что звезды рождаются из газо-пылевых облаков. Такое облако, называемое «звездной колыбелью», очень большое, в десятки тысяч раз больше нашей Солнечной системы, и очень массивное, в миллионы солнечных масс.

«Звездная колыбель» может миллиарды лет неспешно вращаться вокруг какой-нибудь галактики, пока не произойдет необходимое для начала «родовой деятельности» происшествие. Это может быть столкновение с другой «колыбелью», прохождение через плотный рукав спиральной галактики или ударная волна от взрыва расположенной поблизости сверхновой.

И вот тогда в «звездной колыбели» происходит гравитационный коллапс, то есть стремительное сжатие. Газо-пылевое облако распадается на сгустки, часть которых сохранит облачную структуру, но некоторые, самые «маленькие», массой меньше 100 солнечных, смогут сформировать звезду.

Газ в маленьких сгустках нагревается по мере сжатия и превращается в плотную, вращающуюся вокруг своей оси сферическую протозвезду. Это потрясающе красивый процесс.

Превратится ли протозвезда в звезду, зависит от того, насколько высокой станет температура в ее ядре. Если температура достигнет примерно десяти миллионов градусов, в ядре начнется термоядерный синтез - превращение водорода в гелий. Внутри новорожденной звезды установится гидростатическое равновесие, дальнейшее сжатие прекратится. Звезда станет стабильной и начнет светиться.

Со временем вокруг звезды смогут образоваться планеты, а на планетах может зародиться жизнь.

Но порой бывает и совсем иначе. Иногда появляются и так называемые «мертворожденные» звезды. Если температура в ядре «не дотягивает» до термоядерного синтеза, звезда становится коричневым карликом и очень быстро, за какие-то десятки миллионов лет, умирает. Гаснет, так и не успев по-настоящему разгореться. К счастью, наше Солнце относится к первой группе, и ему суждена долгая (хотя и не бесконечно долгая) звездная жизнь.

Астрофизики оценивают возраст Солнца в пять миллиардов лет. По аналогии с человеческой жизнью, Солнце уже вышло из поры юности, но и до старости ему еще очень далеко. Самая что ни на есть трудовая пора.

Вот наше светило и трудится не щадя сил, превращая водород в гелий и за счет этого освещая и обогревая мировое пространство и нас с вами.

Надо сказать, что в мировой «звездной иерархии» Солнце занимает положение весьма среднее и по массе своей, и по светимости, и по местоположению. Снова прибегая к человеческой аналогии, можно сказать, что оно работает рядовым инженером на небольшом предприятии где-то в российской глубинке.

(Кстати, насчет глубинки: это довольно точная аналогия, так как Солнечная система располагается между двумя спиральными рукавами галактики Млечный Путь на весьма значительном расстоянии от ее центра - 32 660 световых лет.)

«Звездная иерархия» для астрофизиков - это диаграмма Герцшпрунга - Рассела, устанавливающая зависимость яркости (светимости) звезды от ее цвета и температуры поверхности.

По ней Солнце находится примерно посередине «главной последовательности», на которой располагается большинство известных нам звезд. Обычное, рядовое светило спектрального класса G, не совсем карлик, но и никак уж не гигант.

Пять миллиардов лет термоядерного синтеза привели к тому, что примерно 40% водорода в недрах Солнца уже превратилось в гелий. Поверхность Солнца медленно, но верно остывает (сейчас температура поверхности составляет около шести тысяч градусов, что в тысячу раз меньше температуры его ядра и в тысячу раз больше температуры самых жарких уголков Земли).

Подобно тому, как кожа на лице человека с возрастом покрывается морщинами, «лицо» Солнца покрывается пятнами. Природа пятен до конца не изучена, предполагается, что это зоны с относительно низкой температурой в фотосфере Солнца и собственными магнитными полями.

Что же произойдет с Солнцем и, соответственно, с Солнечной системой, когда в его недрах выгорит весь водород? Окончит оно свои дни в черном космическом холоде или, наоборот, во вспышке ярчайшего, невообразимого пламени? И, самое главное для нас, ныне живущих, - когда это может произойти?

Успокоим читателя - согласно всем серьезным астрофизическим теориям, произойдет это очень и очень нескоро. За сотни миллионов, а может, и миллиарды лет, отделяющих нас от этого печального момента, человечество, без сомнения, найдет способ спастись. Поэтому все вышеперечисленные вопросы о дальнейшей судьбе Солнца имеют для нас сугубо теоретический, хотя и немалый интерес.

Рассмотрим самые популярные среди астрофизиков сценарии «конца света».

Через миллиард-другой лет Солнце начнет «стареть». Главного термоядерного «топлива» - водорода - в ядре будет оставаться все меньше и меньше, и Солнце из-за нарушения гидростатического равновесия будет сначала увеличиваться в размерах. Из рядового желтого светила оно превратится в красного гиганта размером с орбиту Меркурия.

Близкие к Солнцу планеты - Венера, Земля, Марс - превратятся в безводные и безжизненные каменные сферы. Языки солнечной короны будут непрерывно лизать поверхность опустевшей Земли, а ее плазма - тормозить ее вращение, превращая круговую орбиту в спираль.

Возможно, Земля в конце концов упадет на Солнце, возможно - нет, потому что красные гиганты живут очень недолго, всего-навсего каких-то 100-200 миллионов лет. Именно за это время последние атомы водорода превратятся в гелий, термоядерный цикл завершится, покрасневшее, раздувшееся Солнце начнет стремительно сдуваться, падать внутрь себя.

Гравитационный коллапс происходит очень быстро, и меньше чем через несколько месяцев по нашему времяисчислению Солнце превратится в крошечного, размером с Землю, но исключительно яркого из-за своего стремительного сжатия белого карлика.

А еще через сотню миллионов лет белый карлик остынет и станет карликом черныдо, сверхплотным и окончательно «мертвым» космическим объектом, лишь своей массой и гравитацией напоминающим прежнее лучезарное светило.

Однако все может случиться и по-другому. Как человек иногда умирает до срока от болезни или несчастного случая, так и наше Солнце может не дожить до отмеренного ему возрастного рубежа. Такой трагической случайностью для звезды может стать превращение ее в сверхновую.

Превращение Солнца в сверхновую звезду не слишком вероятно из-за его относительно небольших размеров, но возможно.

Дело в том, что, кроме превращения водорода в гелий, в недрах звезды могут происходить и другие термоядерные реакции. Когда (и если!) накопленная масса гелиевого ядра становится слишком большой, ядро не выдерживает собственного веса и начинает сжиматься, возрастающая при этом температура может вызвать превращение гелия в углерод, углерода - в кислород, кислорода - в кремний, наконец, кремния - в железо.

Естественно, при этом выделяется невероятное, колоссальное количество энергии.

Подобно раковой опухоли, внутри звезды появляется и разрастается новое, железное ядро. Оно будет расти до тех пор, пока все увеличивающаяся гравитация не сломает структуру составляющих его атомов. Электронные оболочки атомов «рухнут» на их ядра, превращая их из протонных в нейтронные.

В миллионы раз уменьшится в размерах и само ядро звезды, между ним и внешними оболочками звезды появится вакуумная прослойка, в которую и упадут эти самые внешние оболочки, разогреваясь до огромной температуры.

Вот только падать будет особенно некуда, потому что нейтронное ядро отразит внешние слои, как ракетка опытного теннисиста - летящий мячик. И тогда отраженные оболочки взорвутся, а звезда превратится в сверхновую звезду.

Если это произойдет с нашим Солнцем, то на протяжении нескольких месяцев оно будет каждую секунду выбрасывать в окружающее пространство столько лучистой энергии, сколько раньше давало за 10 тысяч лет.

И разумные существа, находящиеся на безопасном расстоянии от переставшей существовать Солнечной системы, где-нибудь в туманности Андромеды, будут с интересом наблюдать за новым, украсившим их ночное небо ярко светящимся звездным объектом, указывая друг другу на него пальцами. Или щупальцами.

Впрочем, вполне вероятно, что это будут не просто разумные, но чуждые нам существа, а наши с вами потомки. Потому что и в маловероятном случае превращения Солнца в сверхновую звезду у них будут по меньше мере десятки миллионов лет (а это немало для эволюции!), чтобы подыскать себе подходящие новые миры и добраться до них.

Недавно ученые выдвинули еще несколько оригинальных гипотез того, как может погибнуть наше светило.

Они утверждают, что ни взрыва сверхновой звезды, ни «обычного остывания» Солнца не будет. Со временем светило будет сбрасывать старую и ставшую ему ненужной газовую оболочку, как змея - кожу.

В конце концов оно превратится в светящееся облако планетарного тумана, которое будет остывать несколько тысяч лет, а со временем просто растворится в космическом пространстве. Планеты Солнечной системы, оставшись без светила, станут непригодными для жизни.

Правда, астрономы так и не могли озвучить, почему Солнце должна ждать иная участь, нежели любые другие светила, которые проходят полный жизненный цикл.

Ну и не будем забывать, что апокалиптические предсказания делались во все времена. Причем озвучивали их весьма серьезные люди. Ближайшая дата гибели Солнца - 2060 год. Ее математическим путем вычислил знаменитый Исаак Ньютон. '

Кстати, даже сейчас, когда до апокалипсиса еще очень далеко, вполне мирное Солнце порой оказывает весьма негативное влияние на все живое на Земле.

Так, норвежские исследователи, начавшие свои изыскания около десяти лет назад, обработали данные приходских книг в районе Тронхейма в период с 1750 по 1900 год. Исследователи сопоставляли данные о продолжительности жизни людей с фазами солнечной активности и пришли к поистине сенсационным выводам.

Люди, появившиеся на свет во время пика солнечной активности, в среднем (без учета несчастных случаев и болезней) жили на 5,2 года меньше, чем те, кто был рожден в годы минимальной активности светила. В сезон солнечного максимума также наблюдалась повышенная детская смертность. Кроме того, в эти годы снижалась рождаемость, а также появлялось на свет больше девочек, которые позже оказывались бесплодными.

Увы, атмосфера не в состоянии полностью поглотить радиацию в период пиков активности. Именно ею обусловлено снижение продолжительности жизни людей, родившихся во время солнечного максимума.

Продолжительность солнечных циклов составляет 9-14 лет. Во время пика активности на поверхности светила бушуют бури, происходят гигантские выбросы плазмы, а астрономы наблюдают темные пятна и вспышки. Наиболее сильным в истории наблюдений принято считать солнечный максимум 1859 года.

Небо на протяжении нескольких недель полыхало, а северное сияние можно было наблюдать даже там, где его никогда раньше не видели. Стоит ли говорить, что именно в 1859 году, согласно исследованиям норвежских ученых, в районе Тронхейма родилось максимальное число людей, проживших очень короткую жизнь, а также бесплодных женщин.