Опасен ли внезапный взрыв сверхновой поблизости от Солнца?

Для астрономов Земли вспышка сверхновой звезды — давняя мечта. Столько лет, сколько существует телескоп, как основной инструмент изучения Вселенной, сверхновые обходят наши небеса стороной. И это затрудняет изучение такого важного феномена звездной эволюции, когда умирает массивная звезда, превращаясь в нейтронную звезду или даже в черную дыру, из гравитационного плена которой не может вырваться даже свет.

О том, что такие события с некоторой частотой происходили в прошлом, свидетельствуют летописи разных народов и стран, и красивые по виду туманности — сброшенные в процессе взрыва верхние слои погибшей звезды.

Всю эпоху современной астрофизики ученые довольствуются исследованием сверхновых, вспыхивающих в других галактиках — очень далеко — миллионы и миллиарды световых лет от нас. Самая близкая к Солнцу сверхновая за это время вспыхнула в Большом Магеллановом Облаке — карликовой галактике — спутнике Млечного пути. Это тоже — не близко.

Исследование сверхновых таит в себе огромный потенциал в области понимания устройства нашего мира. Сверхновые уже подарили астрономам довольно точный инструмент для измерения межгалактических расстояний. Они проливают свет на многие механизмы и процессы звездной эволюции. Сверхновые дарят вселенной жизнь, ведь именно благодаря им в космическое пространство из недр гибнущей звезды попадают все те химические элементы, из которых состоят планеты, да и все живые существа, населяющие их.

Однако, в последние годы в социальных сетях растет градус настороженности — не погубит ли нашу цивилизацию вспышка близкой сверхновой звезды? И все чаще среди публикаций на эту тему попадаются неутешительные прогнозы.

История показывает, что по меньшей мере десяток вспышек сверхновых звезд мы благополучно в прошлом пережили. Они никак не осложнили жизнь на Земле, и лишь озадачили звездочетов античности и средних веков тем, что продемонстрировали возможность перемен в мире звезд, где подобное считалось невозможным.

Но те сверхновые вспыхивали далеко. А что будет, если вспышка сверхновой случиться поблизости.

Для начала было бы правильным разобраться, что есть “близко” и что есть “далеко” — в межзвездных масштабах расстояний.

Ближайшая к нам звезда — Проксима Центавра — красный карлик, в сотни раз тусклее Солнца — расположена на расстоянии 4 с небольшим светового года. Ни при каких обстоятельствах данная звезда не сможет угрожать нам вспышкой сверхновой. И находящиеся лишь чуть дальше компоненты той же системы — альфы Центавра — звезды, подобные нашему Солнцу — не смогут завершить свою эволюцию столь фееричным образом. Нужно искать звезды помассивнее. Но таковых в ближайшем окружении Солнца нет. Даже яркий Процион — альфа Малого пса — всего в полтора раза массивнее Солнца. Нас же интересуют звезды с массой в 8 солнечных и тяжелее — именно они заканчивают свою эволюцию вспышкой сверхновой.

С другой стороны, известные по историческим летописям вспышки сверхновых звезд, отождествленные с конкретными объектами на небе — пульсарами, нейтронными звездами, планетарными туманностями — все же вспыхивали относительно недалеко — на расстояниях порядка нескольких тысяч световых лет от Земли и Солнца. В галактических масштабах это тоже — где-то рядом, ведь поперечник Галактики Млечный путь около 100 тысяч световых лет.

Ученые изучили последствия этих вспышек. Не потому, что это было страшно, а потому что — страшно-интересно. И оказалось, что — да — некоторые последствия есть. В частности, геологические слои Земли, соответствующие конкретным временным периодам, содержат некоторую концентрацию редких изотопов, образоваться которые могли лишь под действием избыточного гамма-излучения. Но количество этих изотопов ограничивается лишь несколькими атомами на тонну вещества — никто бы не нашел, если бы не искал специально. К этому можно добавить повышенную концентрацию оксида азота во льдах Антарктиды — тоже в определенных исторических срезах льда. Оксид азота может образовываться под каталитическим воздействием гамма-излучения.

Но — это и все, что удалось найти, применительно к исторически засвидетельствованным вспышкам сверхновых, расстояния до которых достаточно надежно определены: маркеры вспышек есть, никаких губительных последствий — даже в самом минимальном проявлении — нет.

Удалось найти некоторые факты в пользу того, что когда очень давно — порядка 2 млрд лет назад — в непосредственной близости от Солнца могла случиться вспышка сверхновой — тогда исчезло до 70% всех живых организмов. Но это лишь предположения, основанные на том, что в геологических слоях, соответствующих упомянутому периоду давности, присутствуют ряд изотопов, происхождение которых вероятно обязано резкому и очень мощному повышению гамма-фона. В то же самое время, это не единственная причина глобального вымирания. Как альтернативная (на самом деле основная) причина рассматривается мощная метеоритная бомбардировка планеты, как следствие прохождения одной из звезд в непосредственной близости от Солнечной системы. Равновесие в облаке Оорта было нарушено, и во внутреннюю часть Солнечной системы устремились миллионы ледяных глыб. Часть из них была поглощена планетами — значительная часть лунных кратеров образовались в этот период. Но Земля уже была окружена плотной атмосферой, что позволило жизни сохраниться и возродиться в полной мере.

Нашлось пограничное ископаемое подтверждение, что примерно 5 миллионов лет назад вспышка сверхновой могла быть совсем близко — в пределах 100 световых лет от Солнечной системы. Изотопный отпечаток вспышки весьма заметен, но свидетельств о массовом вымирании живых организмов в окрестностях этой давности нет — биосфера Земли пережила это и ничего не заметила.

А есть ли в пределах 100 световых лет от Земли и Солнца хоть одно светило, грозящее в будущем вспышкой сверхновой?

Астрономы нашли всего одну потенциальную опасность, да и ту — несбыточную.

Двойная звезда IK Пегаса расположена в 150-ти световых годах от нас и видна невооруженным глазом — на пределе — как светило 6-й звездной величины. Ни одна из звезд этой системы не может дать вспышку сверхновой самостоятельно. Но совместными усилиями это может получиться.

Как такое может произойти?

Одна из звезд системы IK Пегаса является белым карликом, вторая — вступила в стадию превращения в красный гигант (такое случится и с нашим Солнцем — через миллиарды лет, когда водород в его недрах будет исчерпан) Со временем карлик начнет перетягивать к себе верхние слои рыхлого гиганта, наращивая свою массу. Достигнув определенного значения массы (это так называемый предел Чандрасекара — 1,44 массы Солнца) белый карлик получит возможность вспыхнуть сверхновой звездой, и обязательно ей воспользуется. Но к тому времени система IK Пегаса, стремительно удаляющаяся от Солнца, будет уже на гарантированно безопасном расстоянии.

Более близких и опасных кандидатов в сверхновые не обнаружено. И скорее всего их не существует. Но есть вполне вероятные претенденты на скорую вспышку на значительном отдалении, которые обрадуют астрономов, и многим жителям Земли подарят уникальное зрелище, которое будет вполне достойно того, чтобы запомнить его на всю жизнь.

В первую очередь это звезда Бетельгейзе, вспышку которой уже неоднократно предрекали с года на год, но светило пока не торопится. Но и деваться ему некуда — альфа Ориона — Бетельгейзе — уверенно вступила в заключительную фазу звездной эволюции, и теперь вспышка сверхновой и коллапс в черную дыру для этой звезды — лишь вопрос времени.

Еще одна звезда — Антарес — альфа Скорпиона — по всем характеристикам являющаяся практически двойником Бетельгейзе — тоже может вспыхнуть сверхновой в некоторой ближайшей перспективе. Но нужно иметь в виду, что в масштабах жизни звезды эта ближайшая перспектива может реализоваться и через тысячу лет.

Расстояние до обеих этих звезд составляет около 600 световых лет. С такого расстояния Сверхновые совершенно безопасны.

Почему же люди так боятся вспышки сверхновой звезды?

Прежде всего потому, что люди и раньше боялись, и теперь продолжают бояться всего непознанного, нового — того, чего на их жизни до сих пор не случалось. Инстинкт самосохранения призывает ко всему неизвестному, непонятному относиться настороженно и с опаской.

Это в равной степени касается и взрыва сверхновой звезды, прилета инопланетян, солнечных и лунных затмений… Вместе с этим, действительно опасные для себя события, такие как необдуманные действия правительства, из которых люди могут лишиться жизни и потерять все, чего они достигли, как правило проходят для большинства незамеченными, и горевать потом приходится уже на пепелище последствий.

Чем же реально опасны Сверхновые звезды?

Прежде всего они являют собой крайне мощный источник самых высокоэнергетичных видов излучения.

Хотел бы отметить важный момент, который как правило остается за рамками внимания людей:

Излучение само по себе не опасно.

Опасны некоторые виды излучений. И — его интенсивность.

Например, радиоволны совершенно безопасны, но они являются одним из наиболее актуальных для нас видов излучения. Каждый день по многу раз мы подносим к голове — прямо к головному мозгу — мобильный телефон, и можем разговаривать часами. Никаких последствий. Хотя мощность излучения такая, что радиосигнал добивает до ретрансляционной вышки в нескольких километрах.

Вся Вселенная пронизана радиоизлучением. Астрономы изучают космос в радиодиапазоне. И даже если бы не делали этого, радиоволны от всех звезд Мироздания всё равно прошивают нас насквозь без какого-либо вреда для нас.

Тепловое излучение, улавливая которое сейчас исследует Вселенную самый большой орбитальный телескоп имени Джеймса Уэбба, тоже совершенно безопасно. Да мы и сами являемся источниками теплового излучения, что с успехом используется в приборах ночного видения. Хотя здесь уже есть косвенно выраженная опасность для жизни, если прибором ночного видения пользуется снайпер.

Видимый свет — от инфракрасного (некоторые люди видят инфракрасные лучи — самый край теплового излучения) до ультрафиолетового — это самая привычная для нас разновидность излучения, или как говорят иногда — радиации.

Радиация — страшное для многих слово. Но лишь потому, что люди чаще всего не знают, что “радиация” переводится как излучение. И — не более.

Видимый свет — тоже радиация, и — тоже излучение. Вред от него может быть в случае чрезмерной дозировки. В бытовой ситуации он маловероятен, но если посмотреть на Солнце в телескоп без специального фильтра, можно лишиться зрения. И виной тому — световое излучение, но скорее — неосторожность самого наблюдателя.

Отдельно отмечу ультрафиолетовую часть видимого света, которая доступна не всем. Есть живые существа, которые ультрафиолет зрительно воспринимают, Есть те, которые лишены такой зрительной чувствительности. Это похоже на то, как некоторые люди слышат ультразвук, а другие не слышат. Но в отличие от ультразвука, ультрафиолет может приводить к ожогам кожи — при слишком продолжительных солнечных ваннах. В умеренном количестве он полезен и провоцирует выработку защитного пигмента, который в обиходе называют загаром.

Но, как минимум, катастрофических последствий ультрафиолет нашей планете не несет. От его жесткой составляющей — дальнего ультрафиолета — нас надежно защищает атмосфера и озоновый слой. К тому же, от него всегда можно укрыться в помещении, даже в деревянном доме.

А вот дальше начинаются действительно опасные виды излучения (или, говоря иначе, — радиации).

Рентген — один из наиболее высокоэнергетичных видов излучения — он знаком большинству по неприятным медицинским процедурам. Медики его используют потому, что его лучи пронизывают все материалы, кроме металлов и сплавов. Наши кости тоже пропускают рентген, но немного хуже, чем мягкие ткани. Энергия рентгеновских лучей настолько высока, что она способна менять структуру наших тканей, разрушать те или иные химические соединения, в связи с чем может наступить болезнь.

Из космоса к нам поступает относительно небольшое количество рентгеновских лучей, которое в значительной степени задерживается атмосферой, но какой-то частью все же проникает. Рентгеновский фон заметно повышается во время вспышек на Солнце. Условно говоря, каждая вспышка на Солнце — это сверхновая в миниатюре — эдакая микроскопическая её модель. И в излучении солнечных вспышек превалируют высокоэнергетические виды излучения — ультрафиолет, рентген и гамма-лучи.

На поверхности Земли гамма-излучение не представляет опасности — защищает атмосфера (не полностью — проникающая способность гамма-лучей довольно высока), но космонавтам во время солнечных вспышек достается повышенная доза и рентгена и гамма-лучей. Но все же даже в эпоху солнечной активности из-за гамма-излучения не стоит бить тревогу — и космонавты с этим справляются, и мы на дне воздушного океана чувствуем себя хорошо. Будущие колонисты красной планеты без проблем долетят до Марса — просто потому, что в целом интенсивность этих видов излучения не столь высока, чтобы тревожиться, ведь большая часть публикаций об опасности радиации при полетах к другим планетам — ничем не обоснованные фейки.

Но может ли измениться ситуация при взрыве близкой сверхновой звезды?

Как можно догадаться, ни радиоволны, ни тепловое излучение и видимый свет от сверхновой для нас опасности представлять не будут. Но начиная с ультрафиолетовой части спектра и выше — к рентгену и гамма-лучам — могут появиться некоторые проблемы. И чем ближе сверхновая, тем явнее проблемы.

В чем они могут быть выражены?

Об опасности рентгеновских лучей мы уже знаем — передозировка грозит лучевой болезнью. Но вспышка сверхновой — явление кратковременное, и её можно просто переждать в укрытии. Если сверхновая вспыхнула рядом.

С гамма-лучами хуже. Они могут запускать реакцию соединения азота и кислорода — фактически сжигая атмосферу, и это уже не пересидишь в убежище. Строго говоря, ионизация атомов кислорода и азота происходит в нашей атмосфере постоянно, и под действием космической радиации оксид азота образуется, и потом распадается — в очень незначительных количествах. Но с повышением интенсивности гамма-излучения атмосфера Земли может начать разрушаться, и в первую очередь — озоновый слой, который является нашим природным щитом, задерживающим жесткий ультрафиолет.

Эко-система Земли, и в первую очередь её атмосфера, устроены так, что стремятся к восстановлению равновесия. И это свойство нашей планеты позволило развиться жизни и существовать сложным нежным организмам — типа современных людей (мало приспособленных к выживанию в суровых условиях) на протяжении миллионов лет. И многие отклонения от равновесного состояния в конечном итоге закончились восстановлением равновесия и пригодных для комфортной жизни условий.

Но сильные и продолжительные воздействия могут нарушить экосистему безвозвратно.

Может ли такое произойти по вине вспышки сверхновой?

Может. Но лишь в том случае, если сверхновая вспыхнет совсем рядом — на расстоянии ближайших к нам звезд — в нескольких световых годах или — десятках световых лет. И хотя изучение этого вопроса ограничено некоторым недостатком данных, ведь ближайшая к нам сверхновая за последние столетия была обнаружена в другой галактике, и экстремальные прогнозы рассчитаны лишь на основе этого единственного случая, но именно с учетом запаса прочности — наверняка — астрономы могут утверждать, что уже на расстоянии в 100 световых лет и дальше сверхновые безопасны.

Конечно, в период вспышки сверхновой может быть отмечено повышение радиационного фона, но на некритическую величину.

Не закипят моря и океаны, не сдует ударной волной атмосферу, не изменится наклон оси вращения Земли, и не упадет Луна с небес — ничего из этих пророчеств не сбудется.

Кроме уже описанного электромагнитного излучения от вспышки сверхновой звезды нас может достичь тяжелое корпускулярное излучение — поток протонов — фактически, Солнечный ветер, которые омывает нашу планету денно и нощно. Но с ним успешно справляется магнитосфера Земли, ведь протоны — заряженные частицы, и магнитное поле их отклоняет. К тому же протоны летят медленно. Задержка их прибытия сказывается даже при солнечных вспышках — они добираются до Земли на следующий день. От Сверхновой доберутся через сотни лет после того, как мы увидим вспышку, и весьма рыхлым, разреженным фронтом.

Ну, а что же тогда будет?

На небе появится очень яркая звезда — ярче полной Луны, или сравнимая с ней. Она будет видна днем, если будет в это время над горизонтом. На неё не стоит смотреть в бинокль, трубу или телескоп без специального фильтра. Быть может, не все знают, но астрономы используют иногда поглощающие фильтры при наблюдении Луны, но Луна — объект протяженный. Сверхновая в самые сильные телескопы будет объектом точечным. И вся мощность её излучения будет попадать сконцентрировано на небольшой части сетчатки, что с высокой долей вероятности ослепит её.

Никакой разлетающейся в разные стороны туманности вокруг вспыхнувшей Сверхновой сразу увидеть будет нельзя — это дело достаточно длительного промежутка времени. Посчитайте — чтобы на расстоянии в 1000 световых лет увидеть туманность глазом она должна успеть расшириться как минимум на 1 световой год. За какой промежуток времени? — За период вспышки, которая длится месяц? — Это — со скоростью в 10 раз превышающей скорость света?! Такого не бывает!

Оболочка взорвавшейся звезды не может расширяться даже со скоростью в 1/10 часть скорости света. Так что, до появления эффектной туманности вокруг некогда погибшей звезды придется подождать несколько лет. Хотя, астрономы со своими мощными телескопами увидят сброшенную звездой оболочку гораздо раньше.

Описанная ситуация в той или иной степени соответствует ожидаемой вспышке звезды Бетельгейзе, расположенной в 600 световых годах от нас. Но если предположить, что вспышка сверхновой произойдет на рубеже безопасности — в 100 световых годах от Земли и Солнца, то ситуация будет иной.

На небе появится светило сравнимое по яркости с Солнцем. Вполне возможно, что на планете в течении месяца или двух не будет ночей, если выпадет так, что Солнце и Сверхновая будут располагаться по разные стороны от Земли. Видимый свет и тепловое излучение от Сверхновой звезды приведет к заметному росту температуры на планете, а радиационный фон повысится в несколько раз, что поставит каждого землянина в условия космонавта в длительной миссии на МКС. Но все же жители нашей планеты смогут укрыться от прямого излучения сверхновой.

Кстати, целых два года земляне укрывались неизвестно от чего, сидя по домам, выходя на улицу лишь по крайней необходимости, прикрывая кожу лица и рук масками и перчатками. Мало кто понял, — что это такое было? Но подавляющее большинство благополучно с этим как-то справилось. Кому-то даже понравилось. Кому-то несколько надоело. Но если предстоит вновь погрузиться в режим карантина, уже по причине вспышки сверхновой, и всего на месяц, полтора, два — это точно не покажется страшным испытанием.

Все эти теоретические рассуждения не ставят целью готовить людей к преодолению еще одного локдауна. Вспышки сверхновых нам не угрожают. Опасность падения метеорита и исчезновения жизни по другой причине — хотя бы по причине ядерной войны — гораздо более вероятны.

Но в нашем обществе живет много страхов — беспочвенных, необоснованных. Страх — сильнейший яд, который разрушает нас жестче, чем самая жесткая радиация. И мне бы хотелось, чтобы в нашей жизни страха стало меньше — хотя бы на один — на ничем не обусловленный страх перед красивейшим вселенским шоу — вспышкой сверхновой звезды.