Звездный витамин

– Ну что ж, давайте разберемся в доказательстве Б ²ФХ. Но сначала нужно вспомнить кое-что из химии. Человек по весу на 15 % состоит из водорода, а на 85 % – из кислорода, углерода, азота, серы, фосфора, кальция, железа и атомов других элементов. Для постройки человеческого тела природа использовала более десятка химических элементов; в почве, воде, растительности и животных их можно найти около сотни. Эти атомы можно собрать, потрогать и проанализировать. А вот какой химический состав имеют звезды, до которых невозможно дотронуться? Можно ли его узнать?

– Как можно узнать состав чего-то, до чего даже нельзя дотронуться? – удивилась Галатея.

– До девятнадцатого века ученые считали, что задача определения химического состава звезд является неразрешимой проблемой. Но в 1814 году физик Фраунгофер разложил солнечный свет в детальный спектр и обнаружил в нем темные линии – признаки наличия в атмосфере Солнца таких известных химических элементов, как водород, кальций, натрий и железо. Позже ученые нашли на Солнце даже новый, неизвестный на Земле элемент, который назвали гелием в честь греческого бога Солнца Гелиоса.

К началу двадцатого века ученые считали, что Солнце, хотя и гораздо горячее Земли, но имеет похожий химический состав – то есть представляет собой раскаленный камень.

Так полагал и Генри Рассел, крупнейший астроном и знаток эволюции звезд, один из открывателей знаменитой диаграммы Герцшпрунга – Рассела, которая показывает как меняется яркость звезд, когда они старятся.

В 1925 году к Расселу пришла молодая девушка Сесилия Пейн-Гапошкина, которая по солнечному спектру сумела рассчитать содержание различных элементов в нашем светиле. Она вежливо сообщила знаменитому астроному, что по ее вычислениям получается, что химсоставы Земли и Солнца действительно похожи, но за одним исключением: на Солнце водорода в миллион раз больше, чем других элементов.

Если перевести эту мысль с вежливого языка на правдивый, то получится, что все теории Рассела и других астрономов насчет Солнца – сущая ерунда. На самом деле Солнце – это не раскаленный камень, а горячий газовый шар из водорода с небольшой примесью других элементов.

Знаменитый профессор ответил юной Сесилии что-то вроде: «Вы спятили, дорогая!» – и велел выбросить эту водородную глупость из ее диссертации.

– Неужели Рассел проверил расчеты Сесилии и нашел ошибку? – спросила сердито Галатея.

– Нет. Просто знаменитые люди полагают, что они и без всяких расчетов знают истину. Истине приходится частенько их наказывать за это самомнение! Так случилось и с Расселом: спустя несколько лет он был вынужден публично признать, что юная Сесилия права: звезды состоят в основном из водорода.

Астрофизик Эддингтон высказал предположение, что в звездах водород превращается в гелий. То есть звезды – это термоядерные реакторы, осуществляющие синтез водорода в гелий.

Стало понятно, что основным строительным элементом Вселенной является водород, который собрался в звезды, термоядерно «загорелся» в них и стал превращаться в гелий.

Ганс Бете первый детально исследовал протон-протонную термоядерную реакцию в звездах, в ходе которой получается гелий, а также предложил, параллельно с Карлом Вайцзеккером, азотно-углеродный цикл термоядерного превращения водорода в гелий.

– Откуда же на водородно-гелиевом Солнце появилась примесь элементов тяжелее гелия? Например, откуда взялись химические элементы, из которых состоит человек? – спросил внимательно слушавший Андрей.

– Какой ты молодец! – Никки уважительно посмотрела на Андрея. – Ты задал очень хорошие, точные вопросы.

Но ответов на твои вопросы долго не могли найти. Физик Георгий Гамов полагал, что все химические элементы, включая тяжелые, возникли в момент зарождения Вселенной, во время Большого взрыва.

Астроном Фред Хойл высказался против теории Гамова и в 1946 году предположил, что тяжелые элементы образовались гораздо позже – внутри водородных звезд. Он считал, что в звездах может быть достигнута такая температура, при которой будет «гореть» даже гелий – и три ядра гелия смогут соединиться в одно ядро углерода! Такую гипотезу высказывал и физик Ганс Бете, но обосновать ее удалось лишь Хойлу с соавторами, которыми стали астроном-наблюдатель Маргарет Бербидж, ее муж астроном-теоретик Джеффри Бербидж и физик-ядерщик Уильям Фаулер. В 1957 году они вместе с Хойлом опубликовали знаменитую статью «Синтез элементов в звездах», которую по инициалам авторов (и с учетом очевидной формулы Б × Б = Б ²) стали обозначать и упоминать как статью Б ² ФХ.