Рассказывает радиоуглерод

На этом ядерная эволюция звезды заканчивается: при образовании более тяжелых элементов энергия уже не выделяется, а поглощается. Наступает финальная стадия развития звезды, когда сжатие может происходить неограниченно, так как теперь «ядерная печь» дальше не разгорается и газовое давление уже не останавливает гравитационного сжатия.

Теперь идут реакции с образованием всепроникающих частиц нейтрино. Для них нет никаких помех. Ничто не может удержать эти удивительные частицы. Проходя через толщу звезды, они уносят значительную долю энергии, которая выделяется при сжатии. Эта реакция идет быстро. Резко растет и сжатие. Если бы нам удалось, увидев этот процесс, включить секундомер, то мы зарегистрировали бы, что за каждую секунду звезда будет сжиматься вдвое.

Процесс приобретает катастрофический характер. Наступает, как говорят физики, гравитационный коллапс. Когда сжатие достигает величины, при которой начинают разрушаться атомные ядра, частицы, входящие в их состав, превращаются в нейтроны. Образуется нейтронная звезда — гигантская капля из нейтронов, радиусом около десяти километров.

Но нейтрино уносят лишь часть энергии. Остальная ее часть расходуется на образование неустойчивых ядер. Вот распад этих ядер и порождает взрыв, при котором звезда сбрасывает свои наружные слои, образуя расширяющуюся газовую оболочку. Ее мы и наблюдаем как рождение сверхновой.

Сейчас уже считается вполне установившимся фактом, что при взрывах сверхновых образуется огромное количество космических частиц высоких энергий. По мере рассеяния туманности космические частицы выходят в межзвездное пространство. Удалось даже оценить их количество. Если учитывать частоту вспышек, то окажется, что вновь родившихся частиц вполне хватит для того, чтобы поддерживать неизменным такой уровень космического фона, какой мы наблюдаем во Вселенной сейчас.

Вот тут-то и наступило время вернуться к «герою нашего романа» — радиоуглероду. Раз сверхновые порождают космические частицы, то не могут ли взрывы, происходящие близко к Земле (по космическим масштабам, конечно), влиять на количество радиоуглерода в атмосфере нашей планеты? И наоборот, не может ли увеличение радиоуглерода в годичных кольцах деревьев поведать нам о взрывах сверхновых?

В 1965 году в журнале «Доклады Академии наук СССР» появилась статья ленинградских ученых — академика Б. П. Константинова и Г. Е. Кочарова, ныне профессора, одного из ведущих специалистов в области астрофизики, «Астрофизические явления и радиоуглерод», в которой как раз взрывы сверхновых звезд и рассматриваются как одна из причин увеличения этого изотопа в атмосфере Земли. Образовавшиеся при рождении сверхновой частицы проносятся через космические бездны и достигают нашей планеты. Как показывают расчеты, в это время количество радиоуглерода увеличивается вдвое, что и должны «записать» в своих годичных кольцах деревья.

За время существования Земли, то есть примерно за пять миллиардов лет, около нее — на расстоянии примерно десяти парсеков — могло произойти около десяти вспышек сверхновых. Таким образом, две из них произошли уже тогда, когда на Земле была жизнь. Излучение от таких звезд доходит до нас через несколько тысяч лет, и примерно столько же времени наша планета находится внутри расширяющейся туманности. Увеличение излучения обязательно должны были отметить сохранившиеся до нашего времени останки деревьев-долгожителей.

Если мы станем исследовать любое из деревьев, которое было свидетелем этой космической катастрофы, то отметим резкое увеличение радиоуглерода, а затем, по мере приближения к коре, его будет все меньше и меньше.

Теперь, отыскав дерево, росшее в другое время, у которого будет такой же характер распределения радиоуглерода в годичных кольцах, мы смело можем утверждать, что и оно было свидетелем рождения сверхновой, о которой нам ничего не было известно, а дендрохронология позволит сказать, когда это событие произошло.

Но радиоуглерод не только позволяет констатировать факт рождения сверхновой. Определив концентрацию этого изотопа, можно вычислить и энергию взрыва. Правда, сделать это довольно трудно, так как мы еще плохо знаем расстояние до сверхновых. Например, одни ученые считают, что Крабовидная туманность отстоит от нас на тысячу сто световых лет, а другие увеличивают эту цифру почти вдвое. Но все же чисто оценочные расчеты для известных сверхновых были проведены. Они подтвердили предположения ученых о мощности взрывов. А зная эту цифру и концентрацию радиоуглерода от взрыва неизвестной сверхновой, мы уже сможем сказать, на каком расстоянии от нас произошел взрыв.

Вот как много может рассказать нам «деревянная книга» о сверхновых звездах, этих интереснейших объектах Вселенной.