II

Таким образом, сигналы «внеземного разума» следовало бы искать на коротационной дуге перед Солнцем и за Солнцем в галактической плоскости, то есть между звездными туманностями Персея и Стрельца: именно здесь могли бы находиться звезды, которые, подобно нашему Солнцу, уже прошли через галактический рукав, а теперь вместе с нашей системой движутся в пространстве между рукавами.

Но дальнейший анализ показывает, что простые статистические умозаключения, к которым мы прибегли, немногого стоят.

Вернемся еще раз к реконструкции истории Солнца и его планет. Там, где коротационная окружность пересекает спиральные рукава, их толщина составляет около 300 парсеков. Протосолнечное газовое облако, двигаясь по орбите, наклоненной под углом 7—8 градусов к плоскости Галактики, впервые вошло в ее рукав около 4—9 миллиардов лет назад. На протяжении 300 миллионов лет это облако, проходя через всю толщину рукава, подвергалось бурным воздействиям, а с тех пор, как вышло из него, странствует в спокойной пустоте. Это странствие продолжается дольше, чем прохождение через рукав, поскольку коротационная окружность, вблизи которой движется Солнце, пересекает спиральные рукава под острым углом, в результате чего дуга солнечной орбиты между рукавами длиннее, чем дуга внутри рукава.

Эволюция газово-пылевого протосолнечного облака в спиральной структуре Галактики, обусловленной волнами плотности. Орбита облака пересекает спиральный рукав только один раз. При вхождении в волну сжатия (показана пунктиром) облако может подвергнуться воздействию вспыхнувшей рядом сверхновой. В процессе движения внутри рукава, в течение приблизительно 300 миллионов лет, облако эволюционирует. Выйдя из рукава, оно движется в галактическом пространстве между спиральными рукавами 4,6 миллиардов лет; при этом спиральная структура не оказывает влияния на эволюцию облака, приводящую к возникновению Солнечной системы.

На рисунке, согласно Л.С. Марочнику («Природа», 1982, № 6), изображена наша Галактика, радиус коротационной окружности, а также орбита, по которой Солнечная система обращается вокруг центра Галактики. Скорость, с которой Солнце вместе с планетами движется относительно спиральных рукавов, остается предметом споров. Судя по рисунку, наша система уже прошла через оба рукава. Если так было в действительности, то первое прохождение она совершила, будучи еще газово-пылевым облаком, которое по-настоящему стало конденсироваться лишь при пересечении второго спирального рукава.

Вопрос о том, имеем ли мы за собой один переход или два, в данном случае несущественен: он касается возраста протозвездного облака, то есть того, когда оно начало формироваться, а не того, когда оно стало подвергаться фрагментации, вступив тем самым в стадию астрогенеза. Подобным образом звезды возникают и сегодня. Изолированное облако не может сконденсироваться в звезду под влиянием гравитации: сохраняя (согласно законам динамики) вращательный момент, оно обращалось бы вокруг своей оси тем быстрее, чем меньше ее радиус, и в конце концов возникла бы звезда, обращающаяся на экваторе со скоростью, превышающей скорость света, что невозможно. Центробежные силы разорвут ее гораздо раньше. Поэтому звезды возникают скоплениями, из отдельных фрагментов протозвездного облака, в ходе процессов сначала медленных, а потом все более бурных. Рассеиваясь в ходе конденсации, фрагменты облака отбирают у молодых звезд часть их вращательного момента. Если показателем «производительности астрогенеза» считать отношение между первоначальной массой облака и совокупной массой образовавшихся из нее звезд, то производительность эта окажется невелика. Галактика – «производитель», который крайне расточительно обращается с первоначальным капиталом материи. Но рассеянные части протозвездных облаков через какое-то время снова начинают конденсироваться под влиянием гравитации, и процесс повторяется.

Когда начинается звездогенный коллапс, различные фрагменты облака ведут себя неодинаково. Центр облака плотнее периферии, поэтому массы протозвездных фрагментов различны. Они составляют от 2 до 4 солнечных масс в центральной части облака и от 10 до 20 – на периферии. Из внутренних конденсатов возникают малые звезды; они долговечны, а их светимость почти не меняется в течение миллиардов лет. К ним принадлежит Солнце. А большие периферийные звезды могут становиться сверхновыми, которые, после короткой по астрономическим меркам жизни, взрываются мощными вспышками.

О том, как начало конденсироваться облако, из которого возникли и мы, ничего не известно; воссоздать можно лишь судьбу той его небольшой части, где возникло Солнце с планетами. Когда этот процесс начался, вспыхивающие поблизости сверхновые «загрязнили» протосолнечное облако своим радиоактивным излучением. Такое «загрязнение» имело место по меньшей мере дважды. В первый раз протосолнечное облако подверглось «загрязнению» изотопами иода и плутония – вероятно, вблизи внутренней кромки спирального рукава; а во второй раз, через 300 000 000 лет, уже в глубине спирали, другая сверхновая бомбардировала облако радиоактивными изотопами алюминия.

По времени, через которое эти изотопы, распадаясь, превращаются в другие элементы, можно примерно установить, когда произошли оба эти «загрязнения». Краткоживущие изотопы иода и плутония в конце концов образовали стабильный изотоп ксенона, а радиоактивный изотоп алюминия превратился в магний. Этот ксенон и магний обнаружен только в метеоритах нашей системы. Сопоставляя эти данные с возрастом земной коры (установленному по времени распада содержащихся в ней долгоживущих изотопов урана и тория), можно в приближении реконструировать различные «сценарии» солнечной космогонии.

Рисунок соответствует сценарию, согласно которому газовое облако в первый раз прошло через спиральный рукав 10,5 миллиардов лет назад. Его плотность была тогда ниже критической, поэтому фрагментация не началась. Это случилось лишь после вхождения в следующий спиральный рукав, 4,6 миллиардов лет назад. Условия на периферии фрагментов благоприятствовали возникновению сверхновых, а в центре – рождению менее ярких звезд типа Солнца. Под влиянием сжатия и взрывов сверхновых протосолнечное облако превратилось в молодое Солнце вместе с планетами, кометами и метеоритами. Этот космогонический сценарий не свободен от упрощений. Фрагментация газовых облаков происходит случайным образом; через огромные пространства рукавов движутся ударные фронты, вызванные различными катаклизмами; возникновению подобных фронтов могут способствовать взрывы сверхновых.

Галактики по-прежнему рождают звезды, ведь Космос, в котором мы обитаем, хотя и немолод, еще не успел состариться. Моделирование событий наиболее отдаленного прошлого показывает, что в конце концов весь протозвездный материал будет исчерпан, звезды погаснут и целые галактики «испарятся» в результате электромагнитного и корпускулярного излучения.

От этой «термодинамической смерти» нас отделяет примерно 10100 лет. Гораздо раньше – примерно через 1015 лет – все звезды утратят свои планеты из-за близкого прохождения других звезд. Все планеты, будь то мертвые или обладающие жизнью, будут выбиты со своих орбит сильными возмущениями и утонут в безбрежном мраке и холоде, близком к абсолютному нулю. Это выглядит парадоксом, но легче предсказывать, что будет со Вселенной через 1015 или 10100 лет или что происходило в первые минуты ее существования, чем точно реконструировать все этапы истории Солнца и Земли. Еще труднее предсказать, что случится с нашей системой, когда она покинет спокойный промежуток между звездными облаками обоих галактических рукавов – Персея и Стрельца. Если считать, что разница между скоростью Солнца и спирали составляет 1 км/сек, то в следующий раз мы попадем в глубь спирали примерно через 500 000 000 лет.

Занимаясь космогоническими проблемами, астрофизика напоминает следствие по делу, в котором все улики лишь косвенные. Все, что можно собрать, – это некоторое число «следов и вещественных доказательств»; а из них, как из рассыпанной головоломки (многие части которой к тому же утеряны), надо сложить непротиворечивое целое. Хуже того: оказывается, что из сохранившихся фрагментов можно составить ряд неодинаковых узоров. Так, в интересующем нас случае не все данные можно выразить в точных цифрах (например, разницу между скоростью обращения Солнца и галактической спирали). Кроме того, сами рукава спирали не столь резко очерчены и не переходят в пространство между ними так отчетливо и ясно, как на нашем рисунке. И наконец, все спиральные туманности схожи друг с другом не больше, чем люди различного роста, сложения, возраста, расы, пола и так далее.

И все же то, что удается узнать о космогоническом сотворении Млечного Пути, все больше приближается к действительности. Звезды родятся главным образом внутри спиральных рукавов; сверхновые вспыхивают тоже чаще всего внутри этих рукавов; Солнце наверняка находится вблизи коротационной окружности, то есть не «где попало» в Галактике, поскольку (как мы уже говорили) в коротационной зоне существуют условия, отличные от тех, что имеют место как вблизи ядра, так и на периферии спирального диска. Благодаря компьютерному моделированию астрофизики могут за короткое время воспроизводить множество пробных вариантов астро– и планетогенеза, что еще не так давно требовало необычайно сложных и длительных вычислений. Вместе с тем наблюдательная астрофизика доставляет все новые и все более точные данные для такого моделирования. Но процесс, основанный на косвенных уликах, продолжается; вещественные доказательства и математические предположения, указывающие на Виновников случившегося, могут уже считаться хорошо обоснованной гипотезой, а не безосновательными догадками. Акт обвинения Спиральных Галактик в том, что они Родительницы и Детоубийцы одновременно, уже поступил в трибунал астрономии; процесс продолжается, но окончательный приговор еще не вынесен.
[1] [2] [3]