Одна из самых крупных звезд в созвездии Ориона — Бетельгейзе. Ее диаметр —390 млн. км, т. е. больше, чем диаметр орбиты, по которой Земля движется вокруг Солнца. Солнце по сравнению с этой звездой — карлик: его диаметр в 278 раз меньше, чем диаметр Бетельгейзе. Но долгое время астрономы знали только, что Бетельгейзе — звезда первой величины. Измерить ее они не могли, так как никакие телескопы не позволяли определить угол, под которым видна эта звезда с Земли. (Угол этот называется угловым диаметром звезды.)
Измерить диаметр Бетельгейзе удалось только в 1920 г. Американские ученые физик А. Майкельсон и астроном Ф. Пиз применили для этого интерферометр — прибор, принцип действия которого основан на законах интерференции световых волн.
Чтобы понять действие интерферометра, проследим, как распространяется параллельный пучок света, пройдя через узкую щель. Разобьем щель на ряд параллельных полосок равной площади. Фазы волн, проходящих через эти полоски, одинаковы, так как лучи параллельного пучка доходят до щели одновременно. Амплитуды волн также одинаковы, потому что площади полосок равны. Линза, установленная за щелью, сводит параллельные лучи в фокальной плоскости ММ в одну точку. В этой плоскости установлен экран.Все лучи в точку В0 приходят в одной фазе, когда =0. Если угол не равен нулю, то волны от разных участков щели придут в точку B с разными фазами и могут ослабить друг друга. Так, если угол удовлетворяет условию b•sin=, то в точке B свет будет ослаблен.
Эти события случаются буквально раз в столетие. В далеком уголке небесной бездны неожиданно вспыхивает звезда необычной яркости. С каждым днем она теряет свой блеск, тускнеет, невооруженный глаз теряет способность разглядеть ее. И, наконец, исчезает. Почти так же неожиданно, как и появилась. Словно и не было никакой вспышки. Такие удивительные звезды астрономы и астрофизики называют Сверхновыми.
Взрыв Сверхновой — настоящая космическая катастрофа. При ее вспышке выделяется чудовищное количество энергии. По самой грубой оценке оно могло бы образоваться при одновременном взрыве многих миллиардов самых мощных водородных бомб. Ученые пока не могут объяснить истинную причину появления Сверхновых. А понять эту причину было бы крайне важно для окончательного выяснения картины происхождения элементов.
Светимость Сверхновых спадает согласно определенному закону: ее величина через определенный интервал уменьшается в одно и то же количество раз. Такой вид изменений в природе встречается часто, К ним относится и радиоактивный распад, Через время, равное периоду полураспада, начальное количество радиоактивного вещества уменьшается вдвое. И в два раза меньшим становится суммарное значение энергии распада.
Оказалось, что через каждые 55 дней Сверхновые звезды делаются вдвое менее яркими, Такое убывание светимости Сверхновой навело ученых на смелую мысль, А что если выделение энергии после взрыва Сверхновой объяснить радиоактивным распадом какого-нибудь изотопа с периодом полураспада в 55 дней? Из тысячи известных радиоактивных изотопов оказались подходящими только два: бериллий-7 и стронций-89. Они распадаются наполовину как раз за 55 дней. Но та энергия, которая выделяется при их бета-распаде, так мала, что даже на краткий миг неспособна была бы обеспечить блеск Сверхновых, даже если допустить, что эти звезды почти целиком состоят из бериллия или стронция.
Ученые давно искали ответ на этот вопрос. Химики говорили: в недрах звезд происходят гигантские химические процессы горения. Физики подсчитывали, размышляли, делали вывод: «Заблуждение! Химические реакции не могут выделять такое громадное количество тепла. Звезды светят миллиарды лет, а запасов химического топлива хватило бы очень ненадолго».
Исследователи радиоактивности придерживались иных взглядов: «Звезды — это гигантские кладовые радиоактивных элементов,— говорили они. — Даже таких тяжелых, которые неизвестны на Земле. Тепло их распада и питает вечный звездный огонь». Теоретики исписывали горы бумаги и разводили руками: в тепловом балансе звездного хозяйства концы не сходились с концами. Радиоактивный распад при всем его могуществе не мог быть источником светимости звезд.
Шведский ученый Сванте Аррениус первым назвал совершенно неожиданный источник энергии звезд. Он предположил, что существует природный процесс, при котором легкие атомы, например водород, могут соединяться в более тяжелые: «Гелий представляет собой важный элемент на пути от водорода к более тяжелым элементам».
Если перевести слова Аррениуса на язык современной науки, то они будут звучать так: основа энергетического богатства звезд — превращение ядер водорода в ядра гелия. А если в звездах происходит процесс постепенного усложнения атомных ядер, то это — основная идея, на которой можно строить предположения о путях происхождения всех химических элементов.
В 1928 г. физики-теоретики австриец Хоутерманс и американец Аткинсон превратили гипотезу Аррениуса в научную теорию. Они показали, по каким последовательным ступенькам происходит превращение водорода в гелий, и подсчитали, что этот простейший синтез ядер может очень долгое время разогревать небесное светило.