Образование тяжелых химических элементов

Таким образом, согласно современным космологическим представ­лениям, атомы существовали не всегда: они являются реликтами фи­зических процессов, происходивших в глубинах Вселенной задолго до образовании Земли. Атомы — это «ископаемые» космоса. Первоос­нову космического вещества составляли водород и гелий; элементов среднего и тяжелого веса космическое вещество практически не со­держало. Такие элементы — это «зола» ядерных «костров», пылаю­щих в недрах звезд.

Как мы уже отмечали, ядро звезды представляет собой термоядер­ный реактор, в котором горючим служат в основном ядра водорода (протоны). Огромная температура заставляет протоны преодоле­вать электростатическое отталкивание и соударяться друг с другом. При соударении протоны сближаются до радиуса сильного ядерного взаимодействия и могут слиться в ядро (синтез). Правда, ядро, состоящее из двух протонов, неустойчиво. Но если один из протонов (в результате слабого взаимодействия) превратится в нейтрон, то обра­зуется устойчивое ядро дейтерия. Такая реакция высвобождает зна­чительную энергию, способствующую поддержанию в недрах звезды высокой температуры. Последующие реакции синтеза приводят к превращению дейтерия в гелий, образованию углерода, а затем и все более сложных ядер. По мере исчерпания запасов ядерного горючего звезды ее внутренняя структура представлена слоями различных хи­мических элементов, каждый из которых отражает различные ста­дии ядерного синтеза. Так на протяжении своей «жизни» звезда по­степенно превращается из смеси первичного водорода и гелия в хранилище тяжелых химических элементов.

На заключительном этапе эволюции такой звезды ядерные реак­ции уже не могут поддерживать необходимые значения температуры и давления, которые обеспечивают ее устойчивость. Неустойчивость звездной массы постепенно нарастает. В результате гравитация, выйдя из-под контроля, вызывает мгновенное сжатие звезды. Но внутреннее давление противостоит сжатию и приводит к выбросу гигантской энергии: внешние слои звезды буквально сдуваются в окружающее пространство, разбрасывая тяжелые элементы по про­сторам галактики. Подобный выброс обычно называют взрывом сверхновой (см. 11.4.2). Каждый взрыв сверхновой обогащает галак­тику тяжелыми элементами, из которых впоследствии и могут обра­зоваться планетные системы, где возможны зарождение и эволюция жизни.

За всю историю развития нашей Галактики в ней вспыхнуло при­мерно один миллиард сверхновых звезд!