Свежий нейтринный ветер

Когда чудовищные силы гравитации сжимают уставшее сопротивляться ядро звезды, ядра атомов буквально спрессовываются друг с другом. Носящиеся между ними электроны, оказавшись в ловушке, вдавливаются в ядра и сливаются с протонами, превращая их в нейтроны. При этом выделяются нейтрино — трудноуловимые частицы, которые обычно легко пронизывают всю толщу звезды и уходят в космос. Однако в момент образования нейтронной звезды их становится так много, что пренебрегать ими уже нельзя.

Возникает так называемый нейтринный ветер. Подобно тому как давление света в массивных звездах приводит к истеканию вещества в виде звездного ветра, нейтрино увлекают протоны и нейтроны. Даже если вначале нейтронов было не слишком много, они появляются в результате реакций между протонами и нейтрино. В веществе образуется избыток нейтронов, которые могут проникать в ядра, формируя все более и более тяжелые изотопы. Из-за огромного потока нейтронов ядра ими буквально переполняются, отчего становятся крайне нестабильными и начинают очень быстро избавляться от избыточной нейтронизации — нейтроны в них превращаются в протоны. Но едва только это происходит, как новые волны нейтронов опять доводят ядра «до предела».

Взрыв сверхновой происходит несимметрично, что сильно затрудняет его компьютерное моделирование. Фото SPL/EAST NEWS 

Вся эта вакханалия, длящаяся лишь несколько секунд, получила название r-процесса (от англ. rapid — «быстрый»). Ее итогом становятся ядра всех масс вплоть до самых тяжелых. Например, для выявления последствий r-процесса часто ищут следы такого редкого элемента, как европий, поскольку он, вероятнее всего, рождается только с помощью этого механизма. В r-процессе образуются, например, платина и актиноиды — тяжелые радиоактивные элементы, к которым относится, в частности, уран. Относительное содержание изотопов последнего, равно как и тория, часто используют для оценки возраста звезд.

Также в ветре новорожденной нейтронной звезды могут идти реакции с участием заряженных частиц — протонов и ядер гелия, — увлеченных потоком нейтрино. Так образуются цирконий, серебро, йод, молибден, палладий и многие другие элементы. Теория всех этих процессов очень сложна, поскольку одновременно требуется учитывать множество эффектов, среди которых не все еще полностью ясны. Причем речь тут не только об астрофизических эффектах, но и о неопределенностях в рамках ядерной физики — далеко не все параметры идущих на данном этапе реакций точно определены.

Продолжаются и споры ученых относительно того, может ли этот сценарий претендовать на полноту: способен ли он объяснить рождение тяжелых элементов в наблюдаемых нами пропорциях. Поэтому исследования в этой области идут полным ходом, и, возможно, нас еще ждут интересные открытия. Например, обсуждаются сценарии, в которых вещество, захваченное в сверхсильных магнитных полях новорожденных магнитаров (намагниченных нейтронных звезд), позволяет производить тяжелые элементы в r-процессе. Для проверки подобных идей требуются сложные трехмерные расчеты на суперкомпьютерах, которые еще только предстоит произвести.

Гомункулус

И вот наконец по прошествии миллиардов лет в гигантской реторте Вселенной сложились условия для того, чтобы смог появиться гомункулус. Жизнь, какой мы ее знаем, не могла бы возникнуть в течение первого миллиарда лет после Большого взрыва — тогда просто не было в достаточном количестве многих необходимых элементов.

Каждая частичка нашего тела прошла через космическое горнило. Часть атомов водорода могла остаться неизменной со времени «первых трех минут», но основная доля составляющих его элементов появилась в звездах на стадии устойчивого термоядерного горения. Многие ядра возникли во время вспышек сверхновых. Другие — были выброшены звездами в виде кружева планетарных туманностей. Возможно, крохотная доля ядер связана со столкновениями космических лучей с веществом межзвездного газа, когда идут интереснейшие «реакции скалывания», в которых быстрая частица выбивает ядра легких элементов. Для появления человека понадобилась целая «лаборатория» космического алхимика.

Состав вещества во Вселенной продолжает медленно изменяться и в наши дни: усилиями триллионов звезд доля элементов тяжелее гелия постепенно растет. Наблюдения показывают, что у звезд с большей «металличностью», то есть содержанием элементов тяжелее гелия, выше вероятность возникновения планетных систем. А значит, химическая эволюция Вселенной пока благоприятствует появлению разумных существ, сделанных из «звездного вещества». И все же стоит помнить, что подобной переработке подвергается лишь малая часть материи во Вселенной. В целом же водород так и останется самым распространенным ее элементом, просто потому, что далеко не все вещество сможет попасть в звезды (например, у межгалактического газа нет такой перспективы). Если же вспомнить, что и это вещество составляет от силы пять процентов на фоне колоссальной массы темной материи и темной энергии, то вы почувствуете, насколько же невероятно повезло в этом тому комочку вещества, который смог оглянуться по сторонам и оценить величие окружающего мироздания.

Сергей Попов , Александр Сергеев

Фото Андрея Нечаева

«Гонор» по-польски — «честь». Честь, сопряженная с величием и славой. Понятие это для поляков первостепенной важности. В девизе на знаменах Войска польского, восходящем к рыцарскому Средневековью, оно занимает центральное место: «Бог, честь, отечество». И если новая столица, Варшава, ассоциируется, скорее, с выпавшими на ее долю страданиями, то Краков — живой памятник и символ польской чести, а также той героической эпохи, когда Польша не без успеха вела борьбу за гегемонию во всей Восточной Европе.

Предание связывает основание Кракова с легендарным князем Краком, жившим в VI столетии. Князь этот будто бы одолел дракона, обитавшего в пещере у подножия Вавельского холма, а затем заложил на том холме крепость. Правда, в иных сказаниях говорится — и даже с большими подробностями, — что избавлением от ужасов драконьей власти горожане обязаны не ему, а подмастерью сапожника по имени Скуба, вызвавшемуся по призыву князя уничтожить зверя, когда уже все родовитые воины отчаялись. Тщедушный парнишка взялся одолеть дракона не силой, а хитростью. Скуба преподнес ему барана, нашпигованного серой и смолой. Дракон, существо грубое, приношение проглотил, а затем, конечно, почувствовал неутолимую жажду, бросился к Висле — и пил, пока не лопнул.

В память о Краке горожане насыпали один из мемориальных курганов — их в городе четыре, на каждую сторону света. А кости дракона подвесили над входом в кафедральный собор. Люди суеверные придают этой инсталляции большое значение и уверяют, что Польша стоит незыблемо, покуда на месте останки. Ну а более циничные и сведущие в зоологии утверждают, что висит там неведомо для чего мамонтова кость, мистической силой, разумеется, не обладающая.

Но хотя никакой мистики тут нет, город производит на приезжего магическое впечатление.

Над пещерой дракона

В плане старый Краков напоминает лютню. На обращенной к югу оконечности «грифа» располагается Вавель — холм, на котором стоит королевский замок. Он имеет для Польши примерно то же значение, что для России — Московский Кремль . Это и твердыня государства, овеянная героическими воспоминаниями, и средоточие церковных святынь.

Яснее всего понимаешь это, поднимаясь на Вавель со стороны улицы Каноников. Вся двухсотметровая крепостная куртина сплошь усеяна маленькими табличками размером с кирпич. На них — имена 6329 горожан, на добровольные пожертвования которых Вавель был выкуплен у австрийского правительства в 1905 году и отреставрирован. Польша — страна небогатая, и замок восстанавливали почти пятьдесят лет — главным образом на частные средства.