24. Как зарождалась солнечная система

Вселенная не так уж охотно раскрывает свои тайны. Учёные упорно стараются отгадать загадки, которые она им задаёт, придумывают разные ответы, выдвигают, обсуждают и проверяют всевозможные научные предположения (их обычно называют гипотезами). Немало среди них гипотез, объясняющих, как возникли звёзды и планеты.

Звёзды, как и люди, рождаются, живут и в конце концов умирают. Длится жизнь большинства звёзд миллиарды лет и завершается иногда мощными вспышками. Мы говорим «вспыхнула сверхновая звезда», но помним, что в действительности видим космический фейерверк, которым отмечен конец жизни какого-то огромного и далёкого от нас светила. Получается, что во Вселенной вообще нет однажды появившихся и затем никогда не меняющихся небесных тел.

С помощью новейших наземных и космических телескопов можно наблюдать и тщательно исследовать свойства множества звёзд, находить звёзды, похожие друг на друга и совсем разные, необычные. Такой работе посвятили свою жизнь многие астрономы, благодаря которым мы сегодня знаем, что среди звёзд есть гиганты и карлики, холодные и горячие, очень тяжёлые и такие же по массе, как наше Солнце.

А ещё астрономы выяснили, что различен и возраст звёзд. Юные звёзды живут, например, в красивом звёздном скоплении Плеяды. Им не более нескольких миллионов лет. Такой возраст в звёздном мире считается детским. А вот нашему Солнцу не менее пяти миллиардов лет. Правда, есть звёзды более почтенного возраста. Долгожителей особенно много в шаровых звёздных скоплениях — большущих звёздных клубках, в которых миллионы и даже миллиарды звёзд.

Астрономам, научившимся различать звёзды по внешнему виду и возрасту, стало легче разбираться в том, как протекает жизнь звёзд от рождения до смерти. Но, поскольку, в отличие от нас, людей, чья жизнь длится всего несколько десятилетий, звёзды живут миллионы и миллиарды лет, учёные могут лишь вообразить себе жизненный путь звёзд, придумать и обосновать ту или иную гипотезу об их происхождении и развитии.

Звёзды, по мнению большинства астрономов, возникли (и продолжают рождаться сейчас в нашей и других галактиках) из сжимающихся облаков газа и пыли. Сначала образуются не настоящие звёзды, а их зародыши — «протозвёзды», похожие на шаровые облака газа. Газовый шар может превратиться в настоящую звезду тогда, когда внутри него заработает «звёздный» источник энергии. Такой «костёр» начинает гореть не сразу. Нужно, чтобы внутри сжимающейся «протозвезды» температура повысилась хотя бы до десяти миллионов градусов. Тогда зародыш превратится в настоящую звезду, которая будет долгое время светить благодаря заработавшему в её центре надёжному источнику энергии.

Самое интересное, что внутри Солнца такая высокая температура существует уже несколько миллиардов лет и будет существовать ещё по крайней мере столько же. Но чтобы костёр не погас, нужно всё время подбрасывать в него дрова. Каким же образом поддерживается такая немыслимая жара внутри Солнца? Это очень сложный и важный вопрос, над которым долго размышляли многие астрономы и физики. Сейчас почти все они не сомневаются в том, что внутри Солнца водород превращается в гелий. Попытайтесь вообразить себе множество лёгких частиц водорода, которые при температуре в миллионы градусов стремятся объединиться в более тяжёлые частицы гелия. Это и происходит внутри Солнца. И пока такой «костёр» там пылает, Солнце будет посылать свет и тепло каждому из нас и всему живому на планете Земля.

Нашему Солнцу водородного горючего хватит ещё примерно на десять миллиардов лет. А что будет потом? Потом горючим станет гелий, который превратится в ещё более тяжёлый, чем он сам, углерод. Вид Солнца изменится. Оно станет красным гигантом, через некоторое время внешняя оболочка отделится от Солнца и постепенно рассеется, а на месте красного гиганта окажется белый карлик — очень плотная и горячая звёздочка размером с нашу Землю...

Если же звезда тяжелее Солнца, то в конце жизни она станет не белым карликом, а совсем крохотной и очень плотной нейтронной звездой или вообще превратится в загадочную невидимку — «чёрную дыру».

Как-то незаметно из далёкого прошлого мы перенеслись в далёкое будущее. Но о многих событиях, которые произошли в прошлом, в частности о том, как зарождались планеты, в том числе и наша Земля, пока ещё ничего не сказали.

Мы живём сейчас в очень стройной, красивой и гармоничной Солнечной системе. Напомним, что Солнце — одна из тысячи миллиардов звёзд нашей Галактики, которая называется Млечный Путь (см. «Наука и жизнь» № 2, 2008 г.). Миллиарды лет планеты движутся вокруг Солнца в одном и том же направлении, строго соблюдая правила небесного движения. В этом же направлении вращаются вокруг своих осей почти все планеты и спутники вокруг планет. Замечательный порядок! Временами, правда, он вроде бы нарушается приближающимися к Солнцу кометами, но эти «косматые звёзды», обогнув Солнце, снова уносятся к окраинам Солнечной системы. Так было, так есть и так будет ещё очень-очень долго...

А с чего начинался этот небесный хоровод? Как, например, возникли планеты? Дать точный ответ на этот вопрос долгое время никто не мог. Даже сегодня астрономы считают, что им пока не удалось окончательно разобраться в том, как возникла Солнечная система, хотя над этим вопросом размышляли многие учёные, в том числе и жившие задолго до нас.

Одни считали, что планеты стали зарождаться в результате космической катастрофы, когда с Солнцем столкнулась огромная комета или вблизи него пролетела какая-то большущая звезда. Вот тогда-то часть раскалённого солнечного вещества отделилась от нашего светила и из него образовались сгустки, которые постепенно превратились сначала в горячие, а затем в холодные шары, ставшие планетами. Как будто всё ясно и понятно, но в науке мало что-нибудь сказать. Надо подтвердить свои доводы математическими расчётами и, конечно, сравнить предложенную гипотезу с тем, что нам уже известно о планетах. Вот тут-то и оказывается, что правдивая на первый взгляд гипотеза на самом деле не так уж хороша.

Долгое время вполне подходящей казалась гипотеза о том, что Солнце и планеты возникли из одного и того же вращающегося раскалённого облака газа. Силы тяготения, с которыми мы и сейчас встречаемся на каждом шагу и которые удерживают планеты на их орбитах, сжимали газовое облако, постепенно оно превратилось в Солнце, а часть вещества, отделившись от облака, создала вокруг него несколько колец. Со временем из этих колец образовались планеты.

Ещё по одной гипотезе, планеты, скорее всего, вообще никогда не были раскалёнными шарами. Похоже, что они возникли из окружающей Солнце туманности, состоящей из газа и пыли. Туманность, медленно вращаясь вокруг Солнца, постепенно сплющивалась в газово-пылевой диск, который со временем распался на отдельные части. Некоторые из этих сгущений выросли до размеров планет. Наша Земля, например, образовалась из своего «зародыша» примерно за сто миллионов лет. Падавшие на неё в то время огромные метеориты разогревали недра и оставляли на поверхности многочисленные кратеры. Появившиеся затем воздух и вода стёрли с поверхности Земли большинство кратеров, а на поверхности других небесных тел, где эти жизненно необходимые компоненты так и не возникли, например на Меркурии или Марсе, они остались неприкосновенными.

Подсчитано, что масса всех планет Солнечной системы составляет лишь 0,1% массы Солнца. Но более подробно мы поговорим о них в следующий раз. (Е. Левитан // Наука и жизнь. – 2008. – № 3).