«Земля, скорее всего, уцелеет»: учёный — о сценариях гибели Солнца и загадке его магнитных циклов

— Расскажите, почему Солнце называют звездой третьего поколения?

— В мире звёзд есть поколения, как у людей — бабушки, дедушки, прабабушки... На заре существования Вселенной родились звёзды первого поколения, которые состояли только из водорода — тогда ещё не было других элементов. В процессе сгорания они произвели другие химические элементы — углерод, кислород и так далее. Затем звёзды взорвались, их вещество разлетелось по Вселенной и смешалось с облаками водорода. Из них возникли звёзды второго поколения, они прошли тот же цикл и умерли. Солнце — звезда третьего поколения. В нашем мире есть сложная химия, разнообразие элементов за счёт того, что при своём рождении Солнце смогло поглотить остатки более ранних погибших звёзд. Благодаря этому на Земле есть жизнь. Солнце — довольно молодая звезда, ему около 4,6 млрд лет, тогда как возраст Вселенной — около 13,8 млрд лет.

«Так зажигается звезда»

— Как возникло Солнце?

— Как и другие звёзды, Солнце возникло благодаря гравитации. Считается, что это случайный процесс: в каждом газопылевом облаке есть более плотная область. Поскольку любая материя, у которой есть масса, обладает и гравитацией, к этому центру постепенно начинают притягиваться другие участки облака. Силы притяжения растут, в результате чего возникают всё более плотные скопления материи. Когда облако под действием гравитации сжимается ещё сильнее, в его центре начинается термоядерная реакция — так зажигается звезда.  На сегодня научная теория формирования звёзд из газопылевых облаков считается основной.

— Напомните, пожалуйста, какая у Солнца структура?

— У него есть ядро, в котором протекают термоядерные реакции — вся энергия производится там. Ядро занимает примерно одну четверть от радиуса звезды. Следующая оболочка — лучистая зона, где материя имеет такую плотность, что фотоны не могут преодолеть её по прямой траектории, а постоянно рассеиваются и переизлучаются, пока не достигнут зоны конвекции — верхних 200 тыс. километров (радиус Солнца — около 700 тыс. километров). Здесь энергия передаётся путём перемешивания слоёв: зона конвекции буквально кипит — это можно увидеть в телескоп. Выше расположена солнечная атмосфера, насыщенная магнитными полями.

«Участвуем в ряде космических вращений»

— Как вращается Солнце и как оно движется в галактике Млечный Путь?

— Вселенная устроена как система, где вокруг центров гравитации вращаются менее массивные объекты. В нашей системе таким центром является Солнце и вокруг него движутся планеты.

Но в масштабах Галактики Солнце — это просто точка. Есть центр Галактики, там находится сверхмассивная чёрная дыра Стрелец A*, вокруг которой движутся все звёзды. Чтобы совершить один оборот вокруг центра, Солнцу требуется около 250 млн лет. При этом Млечный Путь тоже движется в сторону Великого Аттрактора — зоны гравитационной аномалии, которая притягивает множество галактик. Так что мы невольно участвуем в ряде космических вращений и перемещений.

— Всем известно о магнитном поле Земли, которое защищает нас от солнечного ветра. А что представляет собой гелиосфера и от каких воздействий она ограждает Солнечную систему?

— Это «пузырь», наполненный солнечным ветром и магнитным полем, который простирается на всю Солнечную систему. Гелиосфера защищает нас от заряженных частиц, которые присутствуют в Галактике за пределами Солнечной системы. Они возникают при взрывах сверхновых и обладают очень высокими энергиями. Обычная солнечная радиация всё же менее жёсткая, потому что Солнце — звезда довольно спокойная.

Кроме того, земная жизнь, возникнув в условиях солнечной радиации, адаптирована к ней. Не говоря уже о том, что сама Земля довольно радиоактивная планета, на которой присутствуют уран и другие радиоактивные элементы. А вот внешнее, галактическое излучение может быть для нас опасно.

«Точного ответа на эти вопросы нет»

— С чем связаны периоды повышенной солнечной активности и почему они повторяются с определённой регулярностью?

— Пока точного ответа на эти вопросы нет. История наблюдений за солнечной магнитной активностью насчитывает только 300 лет. Нам неизвестно, каким был её характер даже тысячу лет назад, не говоря уже об эпохе динозавров. Известно лишь, что в настоящее время активность Солнца достигает пика в среднем раз в 11 лет. Сейчас, кстати, фаза спада — максимум был пройден в 2024 году, а минимум солнечной активности ожидается к 2029–2030 годам.

Цикличность магнитной активности не является уникальной особенностью Солнца — у других звёзд наблюдается подобное. Но почему у Солнца цикл длится около 11 лет, а не 15 или 20, к примеру, науке неизвестно.

По одной версии, причина может быть в Юпитере, который делает оборот вокруг Солнца почти за 12 лет. Это массивная планета, поэтому некоторые исследователи говорили, что Юпитер каким-то образом «раскачивает» Солнце. Однако никакими расчётами это предположение не подтверждено, поэтому, скорее, это обычное совпадение.

— Насколько разнообразны по типу и составу звёзды?

— Звёзды очень сильно различаются. Например, Бетельгейзе в сотни раз больше Солнца и светит в 100 тыс. раз ярче. Но срок её жизни — около 10 млн лет, в то время как Солнце проживёт в тысячу раз дольше — 10 млрд лет. Солнце можно назвать маленькой, спокойной и долгоживущей звездой.

— Будут ли появляться новые химические элементы по мере эволюции Вселенной и смены поколений звёзд?

— По мере развития Вселенной в ней будет выгорать водород, пока полностью не исчерпается. Тогда все звёзды погаснут. Однако таблица Менделеева принципиально меняться не будет, изменится лишь процентное соотношение элементов.

«Система будет существовать вечно»

— Как погибнет Солнце?

— Об этом науке известно, потому что во Вселенной есть звёзды, похожие на Солнце и находящиеся на разных стадиях эволюции. Солнце прожило примерно половину своего срока. Впереди — ещё 5 млрд, что по нашим меркам является практически вечностью. Потом Солнце на короткое время превратится в звезду-гиганта, увеличившись примерно в 100 раз и поглотив Меркурий и Венеру. Земля, скорее всего, уцелеет, но как полностью выжженная планета.

В конце концов Солнце сбросит внешние оболочки, сожмётся и станет белым карликом. Он будет обладать массой Солнца, но по размерам будет сопоставим с Землёй. Со временем станет холодной, почти не светящейся звездой.

Сохранив массу, он сохранит и оставшиеся после расширения планеты, которые продолжат вращаться вокруг него. И в таком виде эта система будет существовать вечно. Срок жизни белого карлика — примерно триллион лет. Вселенная скорее сожмётся в точку раньше, чем погибнет белый карлик.

— Какие ещё научные загадки, помимо 11-летних циклов магнитной активности, есть у Солнца?

— Пока нет ответа на вопрос, почему внешняя атмосфера Солнца на миллионы градусов горячее, чем его поверхность. Ядро Солнца раскалено примерно до 15 млн градусов по Цельсию, на поверхности температура значительно ниже — около 5—6 тыс. градусов. Затем температура резко возрастает и достигает уже миллионов градусов, хотя никаких дополнительных источников энергии на поверхности нет. Это характерная особенность не только Солнца, но и других звёзд такого типа, однако её механизм ещё не раскрыт.