Найважче речовина - цікава астрономія
Найважче речовина
Серед цікавинок, прихованих в глибинах Всесвіту, ймовірно, назавжди збереже одне з значних місць невелика зірочка біля Сіріуса. Ця зірка складається з речовини, в 60 000 разів більше важкого, ніж вода! Коли ми беремо в руки склянку ртуті, нас дивує його огрядність: він важить близько 3 кг. Але що сказали б ми про склянку речовини, що важить 12 т і вимагає для перевезення залізничної платформи? Це здається абсурдом, а тим часом таке одне з відкриттів новітньої астрономії.
Відкриття це має довгу і надзвичайно повчальну історію. Вже давно було помічено, що блискучий Сіріус робить свій власний рух серед зірок не по прямій лінії, як більшість інших зірок, а за дивним звивистому шляху (рис. 74). Щоб пояснити ці особливості його руху, відомий астроном Бессель припустив, що Сіріуса супроводжує супутник, своїм тяжінням «збурює» його рух. Це було 1884 року - за два роки до того, як був відкритий Нептун "на кінчику пера». А в 1862 р вже після смерті Бесселя здогад його отримала повне підтвердження, так як запідозрений супутник Сіріуса був угледівши в телескоп.
Мал. 74. Шлях Сіріуса серед зірок з 1793 по 1883 р
Супутник Сіріуса - так званий «Сіріус В» - звертається біля головної зірки в 49 років на відстані, в 20 разів більшому, ніж Земля навколо Сонця (т. Е. Приблизно на відстані Урана) (рис. 75). Це - слабка зірочка восьмий-дев'ятий величини, але маса її досить значна, майже 0,8 маси нашого Сонця. На відстані Сіріуса наше Сонце мало б світити зіркою 1,8-й величини; тому якби супутник Сіріуса мав поверхню, зменшену в порівнянні з сонячної відповідно до відношення мас цих світил, то при тій же температурі він мав би сяяти, як зірка приблизно другої величини, а не восьмий-дев'ятий. Настільки слабку яскравість астрономи спочатку пояснювали низькою температурою на поверхні цієї зірки; її розглядали як холонуче сонце, покривають вже твердої корою.
Мал. 75. Орбіта супутника Сіріуса по відношенню до Сіріуса (Сіріус не перебуває у фокусі видимого еліпса, тому що істинний еліпс спотворений проекцією - ми бачимо його під кутом)
Але таке припущення виявилося помилковим. Скромний супутник Сіріуса - зовсім не угасаюча зірка, а, навпаки, належить до зірок з високою поверхневою температурою, набагато більш високою, ніж у нашого Сонця. Це абсолютно інша річ. Слабку яскравість доводиться, отже, приписати тільки малій величині поверхні цієї зірки. Обчислено, що вона посилає в 360 разів менше світла, ніж Сонце; значить поверхню її повинна бути принаймні в 360 разів менше сонячної, а радіус в 7зб0, т. е.в19 раз, менше сонячного. Звідси робимо висновок, що обсяг супутника Сіріуса повинен становити менше ніж 6800-ю частку обсягу Сонця, тим часом як маса його становить майже 0,8 маси денного світила. Вже це одне говорить про великий уплотненности речовини цієї зірки. Більш точний розрахунок дає для діаметра планети всього 40 000 км, а отже, для щільності - то жахливе число, яке ми привели на початку розділу: в 60 000 разів більше щільності води (рис. 76).
Мал. 76. Супутник Сіріуса складається з речовини, в 60 000 разів більш щільного, ніж вода. Сірникова коробка цієї речовини могла б урівноважити вантаж з трьох десятків людей
«Нагостріть вуха, фізики: замишляється вторгнення в вашу область», - приходять на пам'ять слова Кеплера, сказані ним, правда, з іншого приводу.
Дійсно, нічого подібного не міг уявити собі досі жоден фізик. У звичайних умовах таке значне ущільнення абсолютно немислимо, так як проміжки між нормальними атомами в твердих тілах занадто малі, щоб допустимо було скільки-небудь помітне стиснення їх речовини. Інша залежить від випадку «понівечених» атомів, які втратили ті електрони, які кружляли навколо ядер. Втрата електронів зменшує діаметр атома в кілька тисяч разів, майже не зменшуючи його маси; оголене ядро менше нормального атома приблизно в стільки разів, у скільки муха менше великого будинку. Зрушувані жахливим тиском панівним в надрах зоряного кулі, ці зменшені атоми-ядра можуть зблизитися в тисячі разів тісніше, ніж нормальні атоми, і створити речовину тієї нечуваної щільності, яка виявлена на супутнику Сиріуса. Більш того, зараз зазначена щільність навіть перевершена в так званій зірці ван-Маанена. Ця зірочка 12-й величини, за розмірами не перевищує земної кулі, складається з речовини, в 400 000 разів більше щільного, ніж вода!
І це ще не сама крайня ступінь щільності. Теоретично можна допускати існування набагато більш щільних речовин. Діаметр атомного ядра складає не більше однієї 10 000-й діаметра атома, а обсяг, отже, не більше 1/10 12 обсягу атома. 1 м 3 металу містить всього близько 1/1000 мм 3 атомних ядер, і в цьому крихітному обсязі зосереджена вся маса металу. 1 см 3 атомних ядер повинен, таким чином, важити приблизно 10 мільйонів тонн (рис. 77).
Мал. 77. Один кубічний сантиметр атомних ядер міг би зрівноважити океанський пароплав і при досить нещільної упаковці їх. Щільно ж укладені в обсязі 1 см3атомние ядра важили б 10 мільйонів тонн!
Після сказаного не здаватиметься неймовірним відкриття зірки, середня щільність речовини якої ще в 500 разів більше, ніж у речовини згаданої раніше зірки Сіріус В. Ми говоримо про невелику зірочці 13-й величини в сузір'ї Кассіопеї, відкритої на кінець 1935 р Будучи за обсягом не більш Марса і у вісім разів менше земної кулі, зірка ця має масу, майже втричі перевищує масу нашого Сонця (точніше, в 2,8 рази). У звичайних одиницях середня щільність її речовини виражається числом 36 000 000 г / см 3. Це означає, що 1 см 3 такого речовини важив би на Землі 36 т! Речовина це, отже, щільніше золота майже в 2 мільйони разів. [43] Про те, скільки повинен важити кубічний сантиметр такого речовини, зважений на поверхні самої зірки, ми поговоримо в розділі V.
Трохи років тому вчені, звичайно, вважали б немислимим існування речовини в мільйони разів щільніше платини.
Безодні світобудови приховують, ймовірно, ще чимало подібних чудасій природи.