Предчувствия и свершения. Книга 3. Единство - Ирина Львовна Радунская

массе больших скоплений галактик. Так астрономические наблюдения еще раз подтвердили обоснованность современного сценария эволюции Вселенной и достоверность экспериментальных данных о массе покоя нейтрино.

Теперь мы готовы к рассказу о дальнейшей судьбе обычного вещества, сосредоточенного в стенках нейтринных сотов. Нейтринные стенки сотов местами утолщаются, образуя ячеисто-сетчатую структуру. В толщу вытянутых «нитевидных» элементов каркаса этой структуры погружена иерархия сверхскоплений, скоплений галактик и галактик. Между «нитями каркаса» находятся дыры — области приблизительно сферической формы, в которых практически нет обычных галактик. Средний диаметр дыр примерно в 5 раз больше толщины «нитей», образующих каркас сот.

Следующими в иерархии структур, образованных обычным веществом, являются протозвездные сгущения. В процессе гравитационного сжатия они образуют звезды. Астрономы называют эти звезды — звездами первого поколения.

Эти звезды имеют мало общего с современными звездами, состоящими из тех же химических элементов, что и Солнце и Земля. Звезды первого поколения состоят из вещества, рожденного на ранних стадиях эволюции Вселенной. А мы знаем, что в ходе стандартного сценария эволюции Вселенной смогли образоваться только самые легкие элементы: водород, гелий и в небольших количествах литий, а также их изотопы.

Итак, звезды первого поколения состояли на 3/4 из водорода и на 1/4 из гелия. Кроме того, было совсем мало тяжелого водорода — дейтерия и легкого изотопа гелия (гелий-3) и еще меньше изотопов лития.

Звезды первого поколения претерпели очень быструю эволюцию, которая для большинства из них завершилась колоссальным взрывом. Перед этим взрывом вещество звезды было сильно сжато и раскалено. В этих условиях развивались быстрые термоядерные реакции. Температура резко возрастала, возрастало и давление, вызывающее на определенном этапе взрыв звезды. Высокая плотность и огромная температура создавали условие для образования неустойчивых ядер, состоящих из восьми ядерных частиц. Сколь ни мало время жизни этих ядер, при огромной плотности к ним успевали присоединиться нейтроны, порождая устойчивые ядра из четырех протонов и пяти нейтронов. Теперь ничто не сдерживало последовательного усложнения ядер, так что в ходе короткой (в космических масштабах) жизни и взрыва звезд первого поколения рождались ядра всех известных нам химических элементов. Энергия взрыва разбрасывала их в космическом пространстве. После того как «продукты взрыва» охлаждались ниже 4000 К, новорожденные ядра присоединяли к себе электроны, образуя нейтральные атомы.

Блуждая в пространстве, эти атомы частично соединялись, образуя молекулы и пылевидные твердые частицы. Так возникали газовые и газопылевые облака.

Но эти облака не могли противостоять силам гравитации. Под воздействием гравитации плотность этих облаков увеличивалась. Сталкиваясь между собой, пылинки, молекулы и атомы разогревались. Так возникали протозвезды второго поколения. Сжимаясь, они превращались в звезды, сияющие на нашем небосводе. Большинство из них входит в состав галактик, а те в свою очередь группируются в скопления, остающиеся в пределах породивших их нейтринных блинов. Все звезды, входящие в галактики, видимые при помощи наиболее крупных телескопов и радиотелескопов, состоят из звезд второго поколения. Звезды первого поколения давно закончили свое существование. Но астрономы и сейчас видят взрывы сверхновых звезд, входящих во второе поколение. Взрывы, создающие условия для возникновения звезд следующих поколений.

Нейтрино, образующие блин, постепенно, под действием гравитации, все больше сосредоточиваются вокруг галактик. Поэтому галактики окружены незримым облаком нейтрино, масса которых приблизительно в 30 раз превышает массу обычного вещества в этой галактике. Астрофизики называют эти облака «нейтринным гало», уподобляя их видным в морозные ночи ореолам вокруг Луны.

Здесь нет места для рассказа о дальнейшей эволюции звезд второго поколения, о новых и сверхновых, нейтронных звездах — пульсарах, о квазарах, остающихся еще полными тайн. О них мы уже кое-что сказали раньше, и все сказанное там осталось неизменным, подобно тому как стандартный сценарий эволюции Вселенной не претерпел изменения в результате продвижения ученых в глубь интервала времени, лежащего между 10-3 и 10-43.

Для того чтобы наш рассказ не остался неполным, познакомимся с тем, что узнали ученые о будущем Вселенной.

Вероятное будущее

Сейчас невозможно точно сказать, будет ли Вселенная расширяться вечно или ее расширение прекратится Точность определения средней плотности массы Вселенной еще недостаточна для выбора одной из этих возможностей.

Если Вселенная будет расширяться неограниченно, то все звезды погаснут из-за истощения запасов ядерной энергии. В зависимости от массы звезды ее судьба может быть различной. Звезды аналогичные Солнцу через несколько миллиардов лет станут белыми карликами и будут постепенно остывать. Звезды второго поколения, более массивные, чем Солнце, превратятся в нейтронные звезды, если их масса вдвое больше массы Солнца, или в черные дыры, если их исходная масса превосходит массу Солнца более чем втрое.

Дольше других проживут самые малые звезды второго поколения, с массой меньшей, чем у Солнца. Они медленно остынут, постепенно охлаждаясь и, минуя состояние белых карликов, станут холодными черными карликами. Так, за время около 1014 лет закончится эволюция звезд.

Теперь посмотрим, что станет за это время с галактиками. Галактики содержат сотни миллиардов звезд, а в центре их, вероятно, находятся сверхмассивные черные дыры. За время в 1014лет в таких галактиках постоянно протекают процессы, аналогичные тем, что происходят в газах.

В результате многочисленных хаотических взаимодействий (это гравитационные взаимодействия, самые слабые в атомных масштабах, но приобретающие преобладающее значение в будущем космических систем), при которых звезды обмениваются своей кинетической энергией, они разделятся на две категории. Примерно 10 % из них потеряют свою скорость и будут затянуты в сверхмассивную центральную черную дыру. Перед этим огромные гравитационные силы черной дыры разрушат их, превратят их в пыль. Некоторые звезды, обращаясь все быстрее вокруг черной дыры, будут перед падением сталкиваться между собой и превращаться в газ. Эта газопылевая смесь будет засосана в черную дыру.

Остальные звезды, примерно 90 % из входящих в каждую галактику, покинут ее, чтобы затеряться в межгалактическом пространстве.

Разделение звезд, входящих в галактики, на те, что попадают в центральную черную дыру, и на межгалактических странниц, потребует 10' лет, когда все звезды давно погаснут и станут «холодным пеплом эволюции».

Что же дальше?

Дальше начнут играть роль процессы распада протонов, предсказываемые теорией Великого объединения. Освобождающиеся при этом нейтроны распадаются очень быстро. Среднее время жизни протонов оценивается в 1032 лет. За это или за несколько большее время все ядерные частицы в остывших звездах распадутся, порождая в конечном итоге фотоны, нейтрино и электронно-позитронную плазму.

В результате все угасшие звезды превратятся в свободные фотоны и нейтрино. Они будут сосуществовать с очень разреженной плазмой из электронов и позитронов, оставшихся от распада ядерных частиц. При этом вероятность встречи электрона и позитрона, оканчивающейся их аннигиляцией и рождением фотонов, будет