Существует много процессов, в которых в принципе может образовываться лишний 26Mg. Но ключ к правильному ответу был получен тогда, когда внимательно проанализировали минеральный состав метеорита. Обнаружилось, что распространённость 26Mg скоррелирована с распространённостью 27Аl, так что возникает некоторая связь между магнием и алюминием. Как мы только что видели, эта связь устанавливается через 26Аl, который распадается на 26Mg.
Так пришли к заключению, что либо 26Аl как-то попал в вещество метеорита и затем распался там примерно за 720 000 лет, либо метеорит образовался из вещества межзвёздной среды, уже содержавшего 26Mg, получившийся от распада присутствовавшего в среде 26Аl. Последний сценарий выглядит более приемлемым, так как предполагает, что метеорит должен был образоваться вскоре после обогащения межзвёздной среды 26Аl; в противном случае постоянное размешивание среды космическими процессами устранило бы все признаки любого давнего обогащения. Отсюда вывод, что образование метеорита имело место вскоре после попадания и последующего распада 26Аl в межзвёздной среде. Какой же космический процесс мог внести этот изотоп алюминия в межзвёздное пространство?
Именно здесь на сцену выступает сверхновая: Заметим прежде всего, что описанная в гл. 7 а-цепочка увеличивает число частиц в ядре на 4. Так получаются 12С, 16O, 20Ne, 24Mg и т.д. В эту последовательность не входит 26Аl. Но он может образоваться в течение взрывной фазы нуклеосинтеза в сверхновой, о которой шла речь выше. В этой фазе к имеющимся ядрам могут добавляться свободные нейтроны (n) и протоны (p) с образованием ядер, не входящих в α-цепочку. Так, 26Аl получается из 24Mg в результате последовательности приведённых ниже реакций:
24Mg + n → 25Mg,
25Mg + n → 26Mg,
26Mg + p → 26Al + n.
Есть и другие пути образования 26Аl на этой стадии существования сверхновой. Выбросы после взрыва вполне могут загрязнить окружающее межзвёздное пространство.
Таким образом, изотопические аномалии метеорита из Алленде (подобные обсуждавшемуся избытку 26Mg) и ряд других указывают, что они возникли, так как в окрестности того газового облака, из которого образовалась Солнечная система, пролетела сверхновая. При этом появление сверхновой не могло быть удалено слишком далеко по времени от начала образования Солнечной системы. Например, если разрыв во времени между взрывом сверхновой и образованием Солнечной системы составлял, скажем, миллион лет или больше, то все следы загрязнения, связанные со сверхновой, были бы стёрты.
Итак, свидетельство, которое принёс нам метеорит из Алленде, позволяет установить связь между происхождением нашей Солнечной системы и сравнительно недавним взрывом сверхновой. Вполне возможно, конечно, что присутствие сверхновой поблизости от Солнечной системы было совершенно случайным, так же как и совпадение времени её взрыва с моментом, предшествующим началу образования Солнечной системы. Однако поскольку сверхновые все-таки довольно редки, во всем этом должно быть больше смысла, чем кажется на первый взгляд. Действительно, существует физический довод, согласно которому взрыв сверхновой запускает в действие механизм образования звёзд в её окрестности. Коротко обсудим этот довод, прежде чем переходить к другим свидетельствам.
Напомним, что взрыв звезды вызван гигантской ударной волной, родившейся в сердцевине звезды и идущей наружу. Волна не задерживается на поверхности звезды и продолжает свой путь. При удалении от центра взрыва интенсивность ударной волны, естественно, уменьшается. Но в ближайшей окрестности звезды она может быть ещё очень большой. Такая волна, налетая на поблизости расположенное межзвёздное облако, может сообщить ему сильный толчок. Именно этого толчка нам не хватало, чтобы началось сжатие облака, так что предлагаемый механизм разрешает отмеченную в конце гл. 5 трудность, а именно: как начинается сжатие большого разреженного облака? Внешнее давление от ударной волны разрушает баланс всех сил, действующих в облаке газа, в пользу сжатия. Есть ли у нас какие-нибудь свидетельства существования таких ударных волн в окрестности молодых, только образующихся звёзд? Да! Такое свидетельство было получено в 1977 г. двумя астрономами, Хербстом и Ассуза.
Хербсти Ассуза исследовали окрестность астрономического объекта, называемого Большой Пёс R—1. Это остаток сверхновой типа Крабовидной туманности на рис. 52. Как и в Крабе, есть указания на движение газовых частиц наружу, что подтверждает факт взрыва. Оценки показывают, что взрыв имел место за 800 000 лет до момента, наблюдаемого сейчас в Большом Псе R—1. Более интересно то, что не слишком далеко от остатков сверхновой наблюдались новые, ещё не попавшие на главную последовательность звёзды. Считается, что эти звёзды, чей возраст оценивается всего лишь примерно в 300 000 лет, вероятно, самые молодые из всех известных астрономам.
Очевидно, что эти звёзды образовались после взрыва. Насколько силён был взрыв? Если мы попытаемся сделать пересчёт от современных наблюдений разлетающегося газа, то для выделившейся при взрыве энергии получим 1044 Дж. Для сравнения, Солнцу, мощность которого составляет 4 • 1026 Вт, потребовалось бы 8 миллиардов лет, чтобы излучить такое количество энергии. Какой бы фантастичной не казалась эта цифра по отношению к обычным звёздам, она характеризует энергию взрыва сверхновой.
А есть ли какие-то свидетельства взрыва звезды, скажем, в виде неразорвавшегося остатка, т.е. внутреннего ядра? Действительно, звезда видна, но не внутри остатка сверхновой, а снаружи. При этом оказывается, что звезда улетает от остатка сверхновой с необычно большой скоростью. Может ли это быть той звездой, чья внешняя оболочка сброшена в результате взрыва сверхновой? Возможное объяснение такому ходу событий даёт аналогия с выстрелом из ружья. Точно так же, как ружьё испытывает отдачу при выстреле, так и упомянутая звезда после сбрасывания оболочки получила отдачу в противоположном направлении. На рис. 55 показано, каким образом возникает большая скорость отдачи при взрыве асимметричной продолговатой оболочки. Измеренная скорость звезды укладывается в рамки гипотезы отдачи.
Рис. 55. В результате несимметричного взрыва сверхновой (а) оболочка может оказаться вдали от уцелевшего ядра, которое за счёт эффекта отдачи приобретает большую скорость (б)
Итак, есть убедительные доказательства связи образования новых звёзд с предшествующим взрывом сверхновой, это придаёт дополнительную силу гипотезе, что образование звёзд в ГМО вызывается взрывами звёзд предыдущего поколения. Таким образом; наша история жизни звезды совершила полный круг, связав разрушение одной звезды с рождением другой!
Но кое-что может случиться в жизни звезды даже после её кажущегося разрушения во взрыве сверхновой.
Глава 9 СВЕРХПЛОТНЫЕ ЗВЁЗДЫ
Масса Солнца равна 2•1030 кг, а его радиус 7•108 м. Если бы это был однородный шар из вещества, его средняя плотность равнялась бы 1,4•103 кг/м3, т.е. примерно на 40% больше плотности воды. Конечно, Солнце неоднородно, и плотность в нём меняется от очень малого значения, меньшего чем десять миллионных частей плотности воды на внешней поверхности (в фотосфере), до значения, в сотни раз большего плотности воды в центре.