§ 26. Стадия звезды с планетарной системой (стадия IV).

Описанная гипотеза эволюции звезд предполагает образование планетарной системы вокруг каждой звезды. Из материи огромной звездной атмосферы, которая содержит 99% водорода и некоторое количество других элементов, образуются планеты. Читайте § 31 - 38. Количество планет в такой системе зависит от первоначальной массы звезды, скорости вращения вокруг своей оси и от массы образованной ею атмосферы. Крупные звезды с массой в 5-10 солнечных масс могут иметь системы из 40 - 70 планет. Если в средней части радиуса Солнечной системы расположены планеты-гиганты Юпитер и Сатурн (менее 0,001 солнечной массы), то в средней части гигантской планетарной системы, образованной от звезды в 10 солнечных масс, будут вращаться 2 – 3 мелкие звезды с массой 0,5 - 1,5 солнечных масс. Таков механизм образования «двойных и тройных звезд», а точнее звездно-планетарных систем, содержащих 2 – 3 звезды. Современные световые телескопы пока не выявили других планетарных систем, вращающихся вокруг ближайших звёзд. Но если крупная планета будет располагаться точно по одной линии между своей звездой и Землёй, то яркость свечения звезды заметно уменьшится. Затмение звезды продлится всего несколько часов. Благодаря этому космическому феномену астрономы «вычислили» наличие планет вокруг многих звёзд.

Глава 6. Старение и смерть звезд.

Звезды, как и все в природе, рождаются, стареют и умирают от старения. Внутри звезды накапливаются нейтроны, которые объединяются в центре звезды в нейтронный центр с диаметром в 100 и более километров, а взрыв нейтронного ядра приводят к взрыву всей звёзды как «сверхновой». Взрыв сверхновой звезды – это гибель звезды. Вместе со звездой погибают планеты, которые вращаются вокруг нее. Планеты разрываются на куски, от чего в космическом пространстве появляется огромное количество крупных и мелких камней в виде метеоров, метеоритов, комет и астероидов.

§ 27. Факторы старения звезд.

Ядра галактик по своей сути являются сверхгигантскими звездами. После того, как были описаны внутренние физические процессы старения ядер галактик, можно легко предсказать симптомы старения звёзд.

1. Значительная потеря массы - самый яркий показатель старения звезды. Существует всего две причины значительной и безвозвратной потери массы каждой звездой. Первая причина состоит в том, что звезда выбрасывает (эрупирует) в пространство огромное количество плазмы, количество которой к концу эволюции равняется 40 – 90% первоначальной ее массы. Побочным и нежелательным последствием эрупции является одновременное извержение огромного количества ядер и атомов водорода, который является топливом для звезды. Эрупция продолжается до тех пор, пока звезда испускает лучевую энергию, пока существует фотонное давление, то есть пока звезда «живет». Даже современное Солнце, считающееся старой звездой, выбрасывает со своей поверхности вещество, которое астрономы называют «солнечным ветром», общей массой приблизительно 2 · 10 ¹² граммов в секунду. Второй причиной потери массы звезды является электромагнитное излучение и поток нейтрино. Например, Солнце теряет с электромагнитным излучением массу 4·10¹² грамм в секунду. К этому количеству следует прибавить 10% от названной массы, которая приходится на нейтринный поток. Третьей причиной уменьшения массы звезды является постоянное излучение элементарных частиц с ее поверхности. К карпускулярному виду излучения со скоростью 300 километров в секунду относятся ядра элементов (лития, алюминия, железа, ртути, радия), который ученые назвали «солнечным ветром». Одновременно потоки протонов, электронов, мюонов, гиперонов и других элементарных частиц покидают светило со скоростью в 200 000 километров в секунду. С излучением в виде элементарных частиц Солнце теряет 10¹⁴ граммов материи в секунду.

2. Скорость потери массы молодой и старой звезды. Молодые массивные звезды всегда выбрасывают в секунду в свою атмосферу большую массу плазмы, нежели маленькие старые звезды. Астрономы наблюдают в телескоп молодые звезды, излучение которых в миллионы раз выше, чем у Солнца (например, S Золотой Рыбы). Звезды высокой лучевой активности быстрее теряют массу с излучением электромагнитных волн и нейтрино. Поэтому можно сделать вывод: масса молодой звезды всегда значительно выше, чем масса старой. В среднем же масса молодой звезды равна 5 солнечным массам, а масса очень старых звезд – 0,05 солнечной массы. Интересно, что Солнце 5 миллиардов лет назад теряло массу с эрупцией плазмы и с излучением за год в миллионы раз больше и быстрее, чем сейчас. Из этой, когда-то выброшенной в окружающее космическое пространство материи, образовалась Солнечная планетарная система. Поэтому было бы ошибкой рассчитывать «среднюю скорость» потери массы Солнца на основании сегодняшних данных его излучения и сегодняшних «темпов» эрупции плазмы (солнечного ветра).

3. Уменьшение общего лучевого потока звезды. По мере старения общий лучевой поток, который является виновником эрупции, постоянно уменьшается. Причиной этого в первую очередь является прогрессивное уменьшение массы звезды. К концу эволюции происходит уменьшение массы звезды почти в 100 раз. С уменьшением массы спадают внутренние температура и давление. Поэтому уменьшается интенсивность термоядерных процессов в недрах звезды, а следовательно, становится меньше по интенсивности общая лучевая энергия, вырабатываемая из недр звезды.

Уменьшает общую лучевую энергию и то обстоятельство, что с течением времени все больше протонов звезды «сгорает», а их место занимают энергетически «нейтральные» нейтроны. Смотрите § 1. Поэтому с каждой секундой в реакцию термоядерного синтеза способно вступать все меньшее количество протонов, а значит, общая лучевая энергия, покидающая Солнце и другие звезды, уменьшается. Измерения, проведенные американскими и швейцарскими астрономами, показали, что яркость Солнца, которая зависит от количества излучения в световом диапазоне, прогрессивно уменьшается. При анализе данных аппаратуры, установленной на спутниках, ракетах и высотных аэростатах, определяется четкая закономерность уменьшения яркости Солнца на 0,015 - 0,019% в год. Измерение яркости началось с 1978 года. (Смотрите «Science», № 4736, 1986 год). Следовательно, лучевая яркость Солнца 5 миллиардов лет назад была в 75 миллионов раз выше. А это, в свою очередь, говорит о медленном охлаждении поверхности Солнца (и, конечно, Земли), то есть убеждает в неизбежном похолодании климата Земли.

4. Затухание процесса эрупции у звезд. В связи с постоянным уменьшением общего лучевого излучения, уменьшается и фотонное давление на ионы и атомы элементов, а следовательно, уменьшается масса эрупирующего вещества. У очень старых звезд эрупция вообще останавливается. Поэтому нейтроны, накопившиеся в верхнем слое звезды в виде ядер тяжелых элементов, не выводятся за пределы звезды, а накапливаются. Так возникают старые нейтронные звезды. Поэтому астрономы совершенно справедливо утверждают, что следы тяжелых и сверхтяжелых элементов (которые в составе ядра имеют сотни нейтронов), есть признак старости звезды. Тяжелые и сверхтяжелые элементы обнаружены в составе атмосферы старых звезды, однако сверхтяжелые элементы отсутствуют в атмосфере молодых звезд. Существует не резко выраженная астрофизическая закономерность: чем более тяжелый элемент обнаружен в составе поверхностного слоя звезды и в её атмосфере, тем старше звезда.

5. Уменьшение величин механического движения звезды в пространстве. К этому фактору старения относится уменьшение скоростей: уменьшение скорости вращения звезды вокруг собственной оси, уменьшение скорости ее вращения вокруг ядра галактики, уменьшение скорости удаления звезды по спиральной траектории от центра галактики и так далее. Причины снижения скоростей следующие: трение магнитных и электрических полей в галактическом пространстве, гравитационные препятствия движению, трение поверхности звезды о собственную обширную и плотную атмосферу. Например, Солнце, по приблизительным подсчетам, в момент рождения (7 миллиардов лет назад) имело массу, радиус и объем в 5 раза большие, скорость вращения вокруг своей оси на экваторе равнялась 100 километров/в секунду (сейчас 2 километров/в секунду), скорость обращения вокруг ядра галактики - 500 километров в секунду (сейчас 250 километров/в секунду).