Астрономия на пальцах

Вещество нашего мира, из которого мы состоим и которое нас окружает, внутри почти пустое, поэтому оно привычной нам плотности. А вот ядерное вещество из сбитых вплотную друг к другу нейтронов и протонов, не «разбавленное» шубой электронов, очень плотное!

И вот теперь, маленько разобравшись с микромиром и его обитателями, мы должны приступить к прояснению главного вопроса, коему и посвящена данная глава – о том, откуда взялись во Вселенной химические элементы, из которых строится жизнь.

Мы еще поговорим о том, откуда взялась сама Вселенная, а сейчас просто констатируем факт, который уже упоминали – в ранней горячей Вселенной поначалу существовали только элементарные частицы. Встречаясь с протонами, электрончики притягивались к ним, образуя простейшее химическое вещество – водород. Иногда к протону ласково пристраивался пронырливый нейтрон. В этом нет ничего удивительного, поскольку нейтрон электронейтрален и не отталкивается от протона, а значит, легко может войти с ним в соприкосновение и сцепиться при помощи сильного взаимодействия (ядерные силы).

Поскольку ранняя Вселенная была горячая, иногда случалась и более редкая встреча – сталкивались два протона, один из которых или даже оба имели к тому времени «на борту» нейтрон. Вы уже знаете, что, поскольку протоны положительно заряжены, они отталкиваются друг от друга, и для того, чтобы их сблизить до соприкосновения, чтобы включились короткодействующие ядерные силы, нужно затратить большую энергию. Или, что то же самое, протоны должны иметь огромные скорости, чтобы силы электростатического отталкивания не успели их затормозить, и они все же врезались бы друг в друга. Бабах!

Так вот, поскольку молодая свежеиспеченная Вселенная была горячей, то есть скорости частиц в ней были высоки, такие «бабахи» периодически случались. А что это значит, если встречаются и сцепляются между собой два протона, один из которых (или оба) уже ранее сцепился с нейтроном? Получается комок из двух протонов и, допустим, пары нейтронов, а это – уже химический элемент № 2 из таблицы Менделеева. Он называется гелий. Понятно, что вероятность его образования меньше, чем обычного водорода, где электрончику достаточно всего лишь притянуться к протону – и дело в шляпе!

Считается, что ранняя Вселенная состояла примерно на 90 % из водорода и примерно на 10 % из гелия. Затем Вселенная остыла, то есть скорости частиц упали, и дальнейшие химические элементы образовываться уже не могли. Так бы и осталась наша Вселенная наполнена двумя простыми газами, если бы через некоторое время не начали образовываться новые жители космоса – звезды.

Под действием гравитации, то есть взаимного притяжения частиц друг к другу, атомы рассеянного по всей Вселенной газа стали постепенно-постепенно собираться сначала в гигантские туманности и облака, потом сгруппировались в более компактные протозвезды, а затем зажглись и стали звездами.

Почему зажглись?

Сила тяготения настолько сблизила атомы водорода между собой в гигантском газовом шаре, что из-за тесноты и мельтешения началась так называемая термоядерная реакция. Это реакция синтеза из водорода более тяжелых химических элементов. Когда протоны из-за огромной скорости сталкиваются между собой (а высокая скорость, как мы помним, нужна для преодоления силы отталкивания положительно заряженных протонов) и слипаются, сцепленные короткими крючками сильного взаимодействия, при этом выделяется довольно много энергии.

В каком виде выделяется эта энергия?

Она выделяется в виде излучения! В виде, друзья мои, обычного электромагнитного излучения! Вы прекрасно знаете, что такое излучение. Это свет. Это тепловое (так называемое инфракрасное) излучение. Это радиоволны. Это рентгеновские волны… Все перечисленное есть электромагнитные волны или, что то же самое, электромагнитное излучение. Которым светят звезды.

Вся наша Вселенная, таким образом, состоит из материи в виде частиц и электромагнитного поля в виде электромагнитных волн разного диапазона (радио, свет, рентген и пр.). И эти два великих вселенских актера – вещество и поле – играют свой мировой спектакль на сцене пространства… Тут у нас словечко новое появилось – «поле». Это чего такое? Поле – особый вид материи. Он не такой плотный, как вещество. Поле вообще, считай, ничего не весит, но оно окружает заряженные частицы – электроны и протоны. Именно посредством электромагнитного поля они и взаимодействуют – отталкиваются и притягиваются.