Айзек Азимов - Выбор катастроф

Результатом является «красный гигант». В небе сейчас существуют такие звезды. Звезда Бетельгейзе в Орионе – один пример, Антарес в Скорпионе – другой.

Рано или поздно все звезды доходят до стадии «красного гиганта», причем более массивные звезды совершают это раньше, менее массивные – позже.

Есть звезды настолько огромные, массивные и сверкающие, что они останутся в стадии стабильного синтеза водорода (обычно называемой «главной последовательностью») менее миллиона лет, а затем раздуются в красный гигант. Другие же звезды настолько маленькие, с небольшой массой и тусклые, что будут оставаться в главной последовательности до двухсот миллиардов лет, прежде чем станут красными гигантами.

Размер красных гигантов также зависит от массы. Чем массивнее звезда, тем до большего объема она раздувается. По-настоящему массивная звезда раздувалась бы до диаметра во много сотен раз больше нынешнего диаметра нашего Солнца, в то время как маленькие звезды раздувались бы до диаметра только в несколько раз больше его диаметра.

Где же на этой шкале место нашему Солнцу? Солнце – это звезда средней массы и, значит, имеет период жизни в главной последовательности средней продолжительности. Оно в конечном счете станет красным гигантом среднего размера. Для звезды с массой Солнца общая длительность времени, которое она проведет в главной последовательности, спокойно и непрерывно синтезируя водород, составляет примерно 13 миллиардов лет. Солнце уже находится в главной последовательности почти 5 миллиардов лет, и это означает, что в его распоряжении осталось немного более 8 миллиардов лет. В течение всего этого времени Солнце (как и любая звезда) медленно разогревается. В последний миллиард лет его главной последовательности разогрев Достигнет такого значения, что Земля окажется слишком горячей для жизни. Следовательно, мы можем заглядывать вперед самое большее на 7 миллиардов лет, в течение которых будет существовать достойное Сатурналий, дающее жизнь Солнце.

Несмотря на то, что 7 миллиардов лет совсем не короткий период, это гораздо более короткий период, чем тот, который может пройти до наступления катастрофы первого класса.

Время, когда Солнце начнет переходить в стадию красного гиганта и жизнь на Земле станет невозможной, может спокойно продлиться почти триллион лет до следующего космического яйца. Так что пребывание Солнца в главной последовательности составляет менее одного процента жизни Вселенной – от космического яйца до космического яйца.

К тому времени, когда Земля больше не будет подходящим местом для жизни (после того как она прослужила в этом качестве в продолжение примерно 10 миллиардов лет), Вселенная в целом не будет намного старее, чем сейчас, и много будущих поколений звезд и планет, еще не родившихся, сыграют свою роль в космической драме.

Если предположить, что человечество все еще будет существовать спустя 7 миллиардов лет от нашего времени (отнюдь не плохое предположение, конечно), то оно вполне может постараться избежать этой чисто локальной катастрофы и продолжить оккупацию невозмутимо процветающей Вселенной. Избежать этого будет не так-то просто, ведь, безусловно, на Земле нигде не будет убежища. Когда Солнце достигнет пика своего красного гигантизма, его диаметр станет более чем в 100 раз больше его теперешнего диаметра, так что и Меркурий, и Венера будут поглощены его расширившейся материей. Земля может остаться не поглощенной массой Солнца, но даже если она избежит этого, то вполне вероятно, что огромное тепло, которое она получит от гигантского Солнца, испарит ее.

Однако не все потеряно. Во всяком случае налицо заблаговременное предупреждение. Если человечество переживет эти миллиарды лет, в течение этих миллиардов лет оно будет знать, что ему надо как-то планировать спасение. Поскольку технологическая компетенция человечества возрастает (учитывая, насколько далеко оно продвинулось за последние двести лет, можно представить себе, как далеко оно может продвинуться за 7 миллиардов лет), спасение может стать возможным.

Когда Солнце расширится, внутренняя солнечная система будет опустошена, но гигантские планеты внешней солнечной системы вместе с их спутниками пострадают меньше. На самом деле, с человеческой точки зрения, они даже могут испытать изменения к лучшему. Человечество может оказаться в состоянии затратить время, приложить свои силы и умение, чтобы переустроить некоторые из крупных спутников Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна и сделать их подходящими для жизни. (Этот процесс иногда называют «терраобразованием».) Будет масса времени для расселения. За время, когда расширение Солнца начнет ускоряться, и Земля начнет проходить финальную выпечку в необратимую пустыню, человечество может прижиться на дюжине внешних миров Солнечной системы, на таких спутниках Юпитера, как Ганимед и Каллисто, и, возможно, на спутниках самого Плутона. Там люди могут быть согреты большим красным Солнцем, но не перегреты, конечно. Действительно, с Плутона солнечный красный гигант не будет выглядеть намного большим, чем сейчас Солнце на небе Земли.

Кроме того, люди, вероятно, смогут разместить в космосе искусственные структуры, создать на них экологически завершенные самостоятельные поселения, способные вместить от десяти тысяч до десяти миллионов человек. И это не обязательно будет результатом деятельности миллиардов лет, поскольку налицо все признаки того, что мы располагаем технологическими воз можностями строить такие поселения уже сейчас и через какие-нибудь несколько веков могли бы заполнить ими небо. На пути стоят только политические, экономические и психологические факторы (но это достаточно большое «только»).

Таким образом, катастрофы можно будет избежать, и человечество сможет продолжать жить в новых мирах как естественных, так и искусственных (К 1998 году у некоторых звезд обнаружено существование планетарных систем. В определенных кругах это вызвало новые толки о возможности существования жизни на этих планетах, внеземных цивилизаций. Все это, конечно, очень проблематично, но если уж говорить о расселении человечества в космосе, то почему бы наряду с иными космическими поселениями не принимать в расчет подобные планеты?).

Во всяком случае до поры до времени.

– Когда водородный синтез больше не является источником звездной энергии, звезда может существовать как большой объект в продолжение только сравнительно короткого дополнительного времени. Энергия, получаемая посредством синтеза гелия в более тяжелые ядра, а от них к еще более тяжелым, достигает в общей сложности не более 5 процентов полученной от водородного синтеза. Способность красного гиганта сохраняться расширенным, противодействуя силе гравитации, поэтому подрывается. Звезда начинает гибнуть.

Время жизни красного гиганта и природа его гибели зависят от массы звезды. Чем больше масса, тем быстрее красный гигант использует путем синтеза последние остатки имеющегося у него запаса энергии, тем короче будет жизнь этой звезды. Кроме того, чем больше масса, тем больше и интенсивнее гравитационное поле и, следовательно, быстрее происходит сжатие.

Когда звезда сжимается, в ее внешних слоях, где ядерные реакции не происходили и где водород, следовательно, остался нетронутым, сохранилось еще значительное его количество. Сжатие нагревает всю звезду (теперь не ядерная, а гравитационная энергия преобразуется в тепло по Гельмгольцу), и во внешних слоях начинается водородный синтез. Процесс сжатия таким образом совпадает с ярким блеском внешних слоев.

Чем массивнее звезда, тем быстрее сжатие, тем более интенсивно нагревание внешних слоев, тем больше имеется водорода для синтеза и тем быстрее он синтезируется – и тем более разительны результаты. Другими словами, маленькая звезда сжималась бы спокойно, а большая, подвергаясь достаточно сильному синтезу в своих наиболее внешних частях, отправит немалую долю своего внешнего слоя в космос, делая это более или менее взрывообразно, оставляя только внутренние сферы для сжатия.

Чем массивнее звезда, тем более резок этот «выпуск пара». Если звезда достаточно массивна, стадия красного гиганта завершается колоссальным взрывом, в течение которого звезда может ненадолго сверкнуть светом, во много миллиардов раз более ярким, чем свет обычной звезды, короткой вспышкой, равной свету целой галактики невзрывающихся звезд. Это так называемая «сверхновая». В ходе такого взрыва до 95 процентов вещества звезды может вырваться в открытый космос. Остальное будет сжиматься.

Что же произойдет со сжимающейся звездой, которая не взрывается, или с той частью взорвавшейся звезды, которая осталась и сжимается? Если это маленькая звезда, которая так и не нагреется в ходе сжатия достаточно для того, чтобы взорваться, она будет сжиматься До тех пор, пока не достигнет планетарного размера, причем сохранив всю или почти всю первоначальную массу. Ее накаленная добела, ярко сверкающая поверхность окажется значительно горячее, чем нынешняя поверхность нашего Солнца. Тем не менее на большом расстоянии очертания такой звезды будут неотчетливы, потому что свет излучается очень маленькой поверхностью и в целом не достигает достаточного количества. Такая звезда называется «белым карликом».