Юлия Мизун - Мыслящая Вселенная

• Название: Мыслящая Вселенная
• Автор: Юлия Мизун
• Издательство: Издательский дом «Вече»
• Жанр: Философия
• Год: 2005

Вселенная — это не только звезды и планеты. Это и колыбель разумной жизни, и Мировой разум, и вообще все. Земная цивилизация не единственная во Вселенной. Одни цивилизации опередили нас в развитии, другие отстают. Но у всех один Творец, Мировой разум. Законы развития Вселенной, в том числе и Земли, определены. Других законов мы придумать не можем. Но мы можем и должны, если хотим нормально жить, строить свою жизнь в соответствии с этими законами. А для этого их надо знать.

Авторы нового проекта издательства «Вече» в своих книгах воссоздают единую картину мира во всей ее сложности и таинственности.

---

Если мы хотим изучить спиральную структуру нашей Галактики, мы должны проследить расположение в ней звезд — горячих гигантов, а также пыли и газа. Но сделать это непросто, поскольку мы вынуждены наблюдать спиральную структуру Галактики изнутри. При этом различные части спиральных ветвей проектируются друг на друга. Наша задача усложняется и тем, что мы не умеем точно определять расстояние до далеких звезд — горячих гигантов. Можно сказать, что измерять большие расстояния в Галактике вообще нельзя — прежде всего из-за пылевого вещества, которое поглощает свет звезд. Спиральные рукава располагаются в плоскости Галактики. Именно там больше всего пыли. Но пылевое вещество не только поглощает свет и затрудняет измерения расстояний. Оно делает практически невидимыми очень далекие звезды — горячие гиганты. Именно за ними мы должны следить, если хотим узнать расположение спиральных рукавов. Таким образом, методом наблюдения распределения в пространстве звезд — горячих гигантов или звездных ассоциаций изучить спиральные ветви нашей Галактики не удается.

Получить определенную информацию о спиральных рукавах можно с помощью использования излучения нейтрального водорода на длине волны 21 сантиметр. Мы уже говорили, что таким образом можно вывести закон вращения Галактики. Была измерена плотность нейтрального водорода в различных местах Галактики. Результаты этих измерений показаны на рисунке 16. Видно, что в двух небольших секторах наблюдения отсутствовали. Тем не менее просматривается расположение спиральных ветвей. Дело в том, что водород обычно соседствует со звездами — горячими гигантами. Именно они определяют форму спиральных рукавов. Поэтому места уплотнения водорода должны повторять рисунок спиральной структуры Галактики.

Как уже говорилось, излучение нейтрального водорода с длиной волны 21 сантиметр находится в радиодиапазоне. Пыль не оказывает на него никакого влияния. Поэтому оно доходит до нас от самых далеких областей Галактики.

ФОРМИРОВАНИЕ ЗВЕЗД ИЗ ГАЗА

Одна из гипотез предполагает, что звезды образуются из газового вещества, того газового вещества, которое и сейчас наблюдается в Галактике. Начиная с момента, когда масса и плотность газового вещества достигают определенного, критического значения, газовое вещество под действием своего собственного притяжения начинает сжиматься и уплотняться. При этом вначале образуется холодный газовый шар. Но сжатие продолжается, и температура газового шара растет. Потенциальная энергия частиц в поле притяжения газового шара при приближении к центру становится меньше. Часть потенциальной энергии переходит в тепловую энергию.

Когда же газовый шар нагреется, он станет отдавать тепловую энергию через излучение с поверхностных слоев. Поэтому он будет охлаждаться вначале в поверхностном слое, а затем и в более глубоких слоях. Если бы в этом газовом шаре (звезде) не появились новые источники энергии, то процесс сжатия довольно быстро привел бы к исчезновению энергии и угасанию звезды. Всю

Рис. 16. Контуры спиральной структуры Галактики, определенные по расположению нейтрального водорода

энергию унесло бы излучение. Но на самом деле процесс этот более сложный. В результате сжатия центральные области звезды разогреваются до очень высоких температур. Они расположены очень глубоко и поэтому почти не испытывают влияния охлаждения, которое вызывается излучением с поверхностных слоев. Когда же температура центральной области достигает нескольких милли–5 онов градусов, в ней начинают протекать термоядерные реакции. Они сопровождаются выделением большого количества энергии.

Таким образом, первый период образования звезды — это период сжатия. Он длится до того момента, пока в центральной области звезды не начнут протекать термоядерные реакции. В продолжение периода

Рис. 17. Эволюционные перемещения звезд на диаграмме спектр — светимость в период сжатия

сжатия температура звезды повышается. Поэтому спектральный класс звезды становится более ранним. Что же касается светимости звезды, то в период сжатия ее увеличению будут способствовать увеличение температуры поверхности, а также увеличение прозрачности разогревшегося вещества. Поэтому из звезды будет непосредственно выходить излучение более глубоких и горячих слоев. Но работает и обратный механизм. Уменьшение радиуса звезды будет уменьшать светимость. Специалисты оценили совокупное действие всех механизмов и пришли к заключению, что в период сжатия звезды все же происходит небольшое увеличение светимости звезды. Именно поэтому на диаграмме спектр — светимость эволюция в период сжатия протекает вдоль линий, которые проходят справа налево и немного поднимаются вверх. Это показано на рисунке 17. Различие линий эволюции на диаграмме определяется различием масс газовых облаков, из которых образовались звезды. Чем больше масса, тем больше светимость, тем выше на диаграмме проходит линия эволюции.

Когда период сжатия подходит к концу и внутри звезды начинают протекать температурные реакции, все звезды оказываются на главной последовательности диаграммы спектр — светимость. В термоядерной реакции водород превращается в гелий. При этом четыре протона (четыре ядра атома водорода) образуют ядро атома гелия. Получившийся излишек массы превращается в энергию: примерно 0,007 массы вещества при этой реакции превращается в энергию излучения.

Несложно подсчитать, через какое время наша звезда — Солнце израсходует на излучение всю свою массу. Расчеты дают величину 1011лет. Это сто миллиардов лет.

Сжатие звезды прекращается потому, что от термоядерных реакций поступает энергия, которая противодействует сжатию. Она компенсирует расход энергии на излучение. Пока все будет происходить именно таким образом, звезда будет сохранять постоянными свои основные физические характеристики — радиус, температуру, светимость. Она будет оставаться на диаграмме спектр — светимость на линии главной последовательности. Но через какое-то время водород в центральной части звезды кончится. В результате радиус звезды должен увеличиться, а температура ее уменьшится. Светимость при этом несколько увеличится. Это значит, что звезда начнет смещаться с главной последовательности вправо и вверх. Скорость этого смещения зависит от скорости выгорания водорода, которая, в свою очередь, в очень сильной степени зависит от температуры. Скорость протекания термоядерных реакций приблизительно пропорциональна 15-й степени температуры! Поэтому те звезды, у которых в центральных областях достигается более высокая температура, быстрее сходят с главной последовательности и быстрее перемещаются на диаграмме вправо и вверх. С другой стороны, температура центральных областей выше у звезд с большими массами. В этих звездах сильное поле тяготения и больше потенциальная энергия тяготения. Именно эта энергия превращается при сжатии в тепловую энергию.

По указанным причинам звезды больших масс и больших светимостей сходят с главной последовательности вправо и вверх быстрее. При этом они перемещаются в направлении той части диаграммы, где расположена ветвь гигантов. На рисунке 18 показано, что звезды больших масс и, следо-

Рис. 18. Эволюционные перемещения звезд на диаграмме спектр — светимость после исчерпания водорода в центральных областях

вательно, больших светимостей эволюционируют быстрее, превращаясь в красных гигантов, когда звезды меньших масс еще только немного отошли от линии главной последовательности.

Наступает момент, когда весь водород в звезде-гиганте выгорел. При этом они достигнут стадии красного гиганта. Тогда сжатие их ядра, которое состоит из гелия, приведет к дальнейшему повышению температуры. Она увеличивается до значений более 100 миллионов градусов. Тогда начинается новая термоядерная реакция, в результате которой образуются ядра атома углерода из трех ядер атомов гелия. И эта реакция сопровождается потерей массы и выделением энергии излучения. В результате температура звезды увеличивается. Звезда начинает свое новое перемещение на диаграмме спектр — светимость. Но в этом случае она смещается влево.

ЭЛЛИПТИЧЕСКИЕ ГАЛАКТИКИ

Эллиптические галактики имеют вид гладких эллипсов или кругов. Яркость звезд постепенно уменьшается по мере удаления от центра галактики к периферии. Эллиптические галактики заселены вторым типом звездного населения. Это красные и желтые гиганты, красные и желтые карлики, а также некоторое количество белых звезд. Светимость белых звезд не очень высокая.

В эллиптических галактиках нет бело-голубых сверхгигантов и гигантов. Поэтому эллиптические галактики не имеют структуры. Именно группировки бело-голубых гигантов и сверхгигантов вырисовываются в виде ярких сгустков. Поэтому звездная система с их участием имеет колоритную структурность. Нет в эллиптических галактиках и пыли (в структуре галактик, в которых есть пыль, присутствуют темные полосы).