Взрыв Сверхновой в чашке: диалог Профессора и Элен Кросс

Написал диалог для финальной главы. Вот делюсь, интересно ваше мнение (это не конец и не начало, это просто орывок из середины).

Элен очутилась в университетской аудитории.

Профессор стоял в просторной университетской аудитории и вёл лекцию. Она сидела среди других студентов на втором ряду и не понимала, что тут делает.

– Звезда живёт за счёт сжигания водорода в гелий, гелий в углерод, углерод в неон, неон в кислород, кислород в кремний, – вещал с кафедры Профессор. – Каждый следующий цикл короче предыдущего. Водород горит миллион лет. Кремний — неделю. Не все звезды становятся сверхновыми. Только большие, настоящие монстры, такие как Бетельгейзе или Эта Киля или Сандулик 202. Если бы все звёзды во Вселенной были бы как наше Солнце, то мы бы никогда не появились. Не было бы во Вселенной всего известного нам многообразия химических элементов.

Профессор чертил на доске мелом, и, хотя в аудитории был специальный для этого экран, он любил хруст мела – Элен знала это. В будущем узнала. Тут же она была ещё молодой студенткой. Мел хрустел и царапал поверхность доски. В аудитории было так тихо, что Элен отчётливо слышала это.

– Итак всё останавливается между переходом от кремния в железо.

Профессор поставил жирную точку. И написал рядом с ней формулу.

– Железо – это конец термоядерного горения. Его уже нельзя сжечь с выделением энергии. Наоборот! Чтобы синтезировать что-то тяжелее железа, энергию нужно затратить. Звезда всю свою жизнь держалась на балансе давления излучения изнутри против гравитации снаружи. 

Профессор сделал акценты на словах, будто выделяя их.

– И вдруг источник давления исчезает. Что происходит?

Он прошёлся по сцене, словно единственный актёр этого научного театра, будто ожидал ответа. Но быстро продолжил говорить сам.

– Железное ядро, размером примерно с Землю, – он нарисовал. – Но массой в полтора Солнца, падает. Оно падает в само себя. Мы так говорим, не физически падает куда-то. Ведь в космосе нет верха или низа. Падает оно не постепенно, за четверть секунды. Объект размером с планету сжимается до двадцати километров в диаметре за четверть секунды. Это не взрыв – это звездный коллапс. Плотность становится такой, что электроны вдавливаются в протоны и образуются нейтроны. Всё ядро звезды становится одним гигантским атомным ядром. Или как мы его называем нейтронной звездой.

Он написал на доске: «Нейтронная звезда». Мел хрустел всё громче и громче.

– А потом – отскок. Падающее вещество внешних слоёв достигает этого сверхплотного ядра и отражается. Как мяч от бетонной стены. Ударная волна идёт наружу со скоростью около тридцати тысяч километров в секунду. Но этого не хватает, и волна гаснет в плотных внешних слоях. И тут на сцене появляется нейтрино.

Профессор чертил, мел скрипел. Он чуть улыбнулся.

– Нейтрино, частицы, которые практически не взаимодействуют с любым веществом в нашей Вселенной. Через каждого из вас каждую секунду проходят триллионы нейтрино от нашего Солнца. И вы этого не чувствует. Не можете почувствовать.

Элен заметила, что кто-то из студентов, помоложе, начал себя ощупывать, кто-то достал салфетку. Эден подумала, что харизма Профессора так повлияла на молодые умы, что их уже бросает в пот. Но тот всего лишь высморкался. Элен сидела заворожённая. Лекции Профессора о космосе она особенно любила.

– Но при коллапсе ядра их образуется столько, а плотность вещества такая, что даже нейтрино начинают взаимодействовать. Они передают ударной волне энергию. Девяносто девять процентов всей энергии взрыва уходит в нейтрино. Не в свет, не в ударную волну – в нейтрино. И всё равно оставшегося одного процента хватает чтобы разорвать звезду.

Удар мелом по доске отразился в голове Элен. Звуковая волна надавила на барабанные перепонки, а те отправили сигнал в мозг, заставив её даже чуть подпрыгнуть от неожиданности. 

Профессор замолчал, Элен сложила руки перед собой и продолжила его слушать.

– Вспышка длится секунды. Но светит ярче целой галактики, как миллиарды звёзд. Это длится несколько недель. Потом она гаснет. Остаётся нейтронная звезда или чёрная дыра в центре. Образовавшееся облако после взрыва, которое разлетается со скоростью десять тысяч километров в секунду, содержит в себе всё что было синтезировано за миллион лет горения. А всё что тяжелее железа – образовалось именно в эти последние секунды взрыва, когда нейтроны бомбардировали ядра с чудовищной скоростью. Так появились никель, кобальт, золото, уран и прочее.

Он посмотрел на Элен.

– Золото в твоих серьгах – это миллисекунды смерти звезды, которая взорвалась где-то недалеко от Солнца за миллиард лет до его появления. Железо в твоей крови — это миллион лет жизни этого светила. Мы все сделаны из звездных частиц, мы все сделаны из чужой смерти.

Лицо Профессора в этот момент стало каким-то зловещим, ей показалось, что вокруг него сгустился мрак, в аудитории тало немного темнее. Казалось, остались только они двое.

«Ты сейчас похож на патриарха сверхновой, патриарха звездной смерти», – подумала про себя Элен и продолжила слушать. Казалось, что Профессор что-то хотел ей сказать, не говоря об этом. Он остановился у доски.

– После взрыва сверхновой тяжёлые элементы – железо, никель, уран – разлетаются в пространство хаотично. Со стороны это выглядит как случайный беспорядок. Как…

Он замолчал, подбирая сравнение.

– Как чаинки в чашке.

На кафедре стоял прозрачный стакан с чаем. Он взял его и интенсивно помешал ложкой. Элен пристально посмотрела в эту чашку, чашка будто приближалась к ней, а она падала в неё. Профессор мешал и мешал чай, а чаинки кружили в хаотичном танце. Элен показалось, что она сама сейчас провалится в этот хаос. А потом Профессор перестал мешать, чаинки продолжали кружиться, всё медленнее, и медленнее, оседая на дно. Казалось, само время в тот момент замерло.

– Мы видим остатки сверхновых как туманности в наши телескопы: Крабовидная туманность, Кассиопея А, Вуаль, миллиарды других. Красивые светящиеся облака! Мы вешаем их фотографии на стены. Никто не думает, что это фотография конца, смерти, некролог, написанный космической пылью. Но потом миллиарды лет гравитация собирает эти молекулярные облака и зажигает новые звезды. Смерть одной звезды – это необходимое условие для рождения другой. Из облака формируются планеты, на них появляются горы, океаны. Железо из взорвавшейся звезды окажется в нашей крови, но сначала то же самое железо сформирует ядро планеты – тяжелые элементы опускаются в самый центр, падают в неё. Ядро создаст магнитное поле и вот у нас уже есть условия для зарождения жизни. Появляются живые клетки. Хаотичный осадок сверхновой стал структурой. Изучая природу вокруг нас на молекулярном уровне, мы можем как бы отмотать многие события назад, определяя таким образом, события прошлого. По атомам и молекулам, можем узнать их историю – от какой звезды они произошли, когда и почему. Мы можем расшифровать это. Эта информация закодирована в атомном весе, скорости, направлении волны, её мощности, мы можем узнать, где было ядро, какой тип звезды, сколько прошло времени. Мы читаем осадок как запись… Так же как чаинки на дне чашки кодируют историю чаепития: как наливали, как мешали, как остывал чай. Осадок работает тоже как запись. Это всё информация.

А потом Элен оказалась в комнате с Профессором наедине, и он будто продолжал свою лекцию для неё.

– Я не совсем поняла про падение, – сказала она. – Получается, если бы можно было поместить наблюдателя во внешние слои звезды, то в этот момент он ещё не знают, что происходит. Информация о коллапсе распространяется со скоростью звука внутри звезды, а скорость падения ядра сопоставима с этой скоростью. То есть наблюдатель во внешних слоях падает вслед за ядром прежде, чем успевает узнать, что опора исчезла. Верно?

– Верно и это важно! Это означает что катастрофа происходит без предупреждения внутри самой звезды. Ядро сжимается. Первые десять миллисекунд — это просто свободное падение. Ничто не сопротивляется. Плотность растёт экспоненциально. При плотности около ста миллионов тонн на кубический сантиметр, то есть плотности атомного ядра, начинается то, что физики называют ядерным отталкиванием. Сильное взаимодействие, что держит нуклоны в ядре, начинает работать как абсолютно жёсткая пружина. Сжимаемость вещества падает практически до нуля.

Он нарисовал круг и стрелки внутрь.

– Ядро сжалось до предела и более несжимаемо. Падающее вещество внешних слоёв ударяется об это ядро, как волна о скалу. Ударная волна пошла наружу. Но здесь начинается проблема.

Он нарисовал вторую окружность вокруг первой.

– Ударная волна теряет энергию. Она движется сквозь вещество с чудовищной плотностью, и это вещество её тормозит. Каждый раз, когда волна разрывает атомные ядра железа на отдельные нуклоны, а она их разрывает – у неё хватает энергии, она гаснет. Через несколько сотен километров ударная волна останавливается: зависает между ядром и поверхностью звезды.

Он замолчал. Руки повисли в воздухе.

– И вот здесь физика делает нечто совершенно неожиданное. Пока волна стоит, ядро продолжает работать. Оно излучает нейтрино с чудовищной интенсивностью. За первые десять секунд – десять в сорок шестой степени джоулей в нейтрино! Это больше чем всё излучение нашего Солнца за десять миллиардов лет его жизни. За десять секунд. Невероятная мощь! А вот что происходит дальше – это до сих пор не полностью понято. 

Профессор продолжал жестикулировать, в перерывах делая пометки на доске.

– Нейтрино проходят сквозь остановившуюся ударную волну. Они почти не взаимодействуют с веществом, но «почти» при такой плотности означает что несколько процентов всё же поглощаются. Эти несколько процентов, один процент от общей энергии нейтрино и разогревают вещество за ударной волной. Создают конвекцию, перемешиваются. Горячие пузыри вещества поднимаются, холодные опускаются, возникает турбулентность. 

Профессор махал руками и начал интенсивно шагать перед Элен из стороны в сторону, она терпеливо следила за ним. Ей казалось, что она следит не только глазами, но и будто зависла со стороны.

– И эта турбулентность через механизм нейтринного прогрева, даёт ударной волне второе дыхание.

Он подошёл к доске, провёл ещё стрелки наружу от нарисованного круга.

– Волна снова пошла. Теперь уже ничто её не остановит. 

И вновь он начал ходить интенсивнее, будто сам разогревался изнутри, готовясь взорваться как сверхновая.

– Волна движется наружу со скоростью тридцать тысяч километров в секунду и разрывает звезду изнутри. Волна идёт через слои. Каждый слой она разогревает до температур, в которых происходит взрывной нуклеосинтез – синтез новых элементов за секунды. Именно здесь и рождается большая часть тяжёлых элементов.

Он сел. Кажется устал.

– Поверхности звезды ударная волна достигает через несколько часов после начала коллапса. Вот тогда мы видим вспышку. Но физически звезда умерла ещё в тот момент, когда ядро коллапсировало. Всё остальное – это просто … «некролог», который распространяется со скоростью тридцать тысяч километров в секунду.

Её учитель скрестил руки на груди и посмотрел на доску.

— И вот что меня всегда занимало в этом процессе. Ударная волна останавливается. Зависает. Без нейтрино она бы так и умерла внутри звезды. Звезда просто тихо схлопнулась бы в чёрную дыру, и никто бы ничего не увидел. Самая маловероятная вещь – что нейтрино, которые почти не взаимодействуют ни с чем, именно в этот момент и именно в нужном количестве передают волне энергию. Они оказываются единственным механизмом, который делает взрыв возможным.

Он помолчал и завершил свою мысль:

– Вселенная буквально держится на «почти».

Минута молчания длилась как вечность. Профессор встал, подошёл к окну, смотрел во двор. Элен стояла молча. Она не знала зачем зашла к нему после лекции, он не знал, что ей сказать.

– Мы существуем, потому что что-то умерло, – сказал Профессор задумчиво и постучал пальцем по оконной раме, а потом повернулся и сказал:

– Нейтрино не взаимодействует с веществом! Элен, запомни это, запомни это!

Читать начало тут: https://author.today/reader/528680