§ 6. Выброс (эрупция) плазмы с поверхности звёзд и ядер галактик есть эволюционное уменьшение их массы.
Астрономы располагают большим количеством фактов выбросов плазмы и электромагнитных волн с поверхности звёзд и ядер галактик. Выброс огромных масс материи звёздами и галактиками астрономы называют эрупцией, о причинах возникновения которой подробнее рассказывается в этом параграфе.
1. Скорость и масса выбрасываемой материи с поверхности звезд и галактик. Эволюция галактик и звезд тесно связана с эрупцией (извержением, выбросом) плазменного вещества в окружающее пространство. Над поверхностью звезд возникают плотные и непрозрачные звездные атмосферы, которые окутывают звезду со всех сторон. Атмосфера звезды состоит из водорода и других химических элементов таблицы Менделеева, а ее масса у очень молодой звезды превышает 10 000 масс Земли. На поверхности Солнца (и всех других звезд) эрупирующее вещество образует протуберанцы, фотосферу и «солнечный ветер», который представляет собой поток ионов водорода и других ядер элементов, удаляющихся от светила со скоростью 300 - 700 километров в секунду. Нужно сразу отметить, что причина эрупции вещества от ядра галактики аналогична той, которая заставляет извергать миллионы тонн плазмы с поверхности звезд. Правда, по массе с поверхности ядер галактик выбрасывается плазмы в тысячи раз больше, чем с поверхности звезды. Из материи, извергнутой ядром галактики, образуются звезды. В более поздних эволюционных стадиях выброшенное из ядра галактики вещество образует галактические рукава (ветви), а галактика превращается в спиральную. Скорость извержения вещества из ядер галактик может достигать 3000 – 5000 километров в секунду (при взрывных процессах у молодых галактик – у квазаров) или чаще 300 – 500 километров в секунду (у старых спиральных галактик). Скорость выброса плазмы с поверхности звёзд равняется 50 – 500 километров в секунду. Чтобы познать все этапы эволюции галактик, звезд и планет необходимо уяснить главную причину, благодаря которой происходит процесс извержения огромных масс вещества с поверхности галактик и звезд.
Существует закономерность: молодые звёзды (звёзды-гиганты, типа Вольфа-Райе и другие) и молодые галактики (квазары, сейфертовые, веретенообразные и другие) из своих ядер всегда выбрасывают в космическое пространство больше по массе плазмы и газов, нежели это делают старые звёзды и галактики. Ядро галактики из выброшенной в окружающее пространство плазмы формирует звёзды. Звёзды из выброшенной в окружающее пространство плазмы формирует планеты.
Рисунок 3. Интенсивность эрупции плазмы из ядра галактики (и с поверхности звёзд).
В начальный период «жизни», в первые 15 % длительности своего существования, светило теряет 90 % всей материи плазмы и электромагнитных волн. В последующем интенсивность эрупции резко падает, так как за 85 % длительности жизни объект выбрасывает всего 10 % той массы, которую теряет ядро галактики или звезда за всю свою «жизнь». Смотрите рисунок 3. По мере того, как ядро галактики покидают все новые и новые массы вещества, его масса уменьшается, а следовательно, уменьшаются давление в недрах, температура, общий лучевой поток и интенсивность эрупции. Массы плазмы и водорода, которые выбросило ядро, не покидают галактику, а под действием гравитации теряют скорость, останавливаются и возвращаются ближе к ядру. Образуется гигантская атмосфера вокруг квазара (ядра галактики), а из материи «атмосферы галактики» начинают "синтезироваться" звезды. В начале стадии 2 возникают первые звезды. Они образуются благодаря конденсации выброшенной из ядра галактики массы водорода. Спустя миллиарды лет беззвездная галактика в виде квазара (стадия 1) превращается в звездную галактику типа эрупирующего квазара (стадия 2). Так ядро галактики постепенно теряет массу, а ее периферическая сфера стремительно увеличивается и в конце 2 стадии эволюции становится массивнее ядра, а в конце 4 стадии масса «периферической сферы галактики» составляет 99/100 массы ядра, то есть масса ядра спиральной галактики в среднем равна 1/100 от массы всей галактики. Забегая вперед, можно сказать, что во 2 и 3 стадиях ядро галактики только выбрасывает вещество, насыщая им периферическую сферу, а обратного оседания вещества на поверхность ядра не происходит. Этому препятствует мощное фотонное давление ядра, отбрасывающее вещество от своей поверхности на миллиарды километров.
В 4 стадии эволюции, когда масса периферической сферы галактики достигает 99/100, фотонное давление ядра теряет силу, и накопившиеся вокруг ядра галактики пыль и газы начинают медленно оседать на его поверхность, вероятно, на место расположения полюсов ядра, откуда эрупция плазмы и водорода менее интенсивна. Таким образом, можно утверждать, что существует круговорот материи в галактике: плазма покидает ядро галактики, образуются горячие молодые звёзды, а холодная кристаллическая, пылевая и газовая материя от взорвавшихся старых «сверхновых» звезд опять поступает на поверхность ядра галактики. При этом галактика теряет материю только в виде излучения.
2. Механизм эрупции. Что заставляет плазму с большой скоростью покидать поверхность квазара, ядра галактики и поверхность звезды? Ядра элементов, ионы и атомы выбрасываются с поверхности светила давлением покидающих его плотного потока электромагнитных волн. Эта сила не совсем правильно называется световым давлением. Ведь воздействуют на ядра элементов, которые располагаются на поверхности звезды и ядра галактики, не только электромагнитные волны светового диапазона (света), но и весь остальной спектр электромагнитных волн: гамма-кванты, рентгеновские лучи, ультрафиолетовые лучи и другие. Средняя энергия кванта (фотона) гамма - луча равна 20 ·10 6 эв, рентгеновского луча – 10000 эв, ультрафиолетового – 5 эв, кванта светового диапазона - 0,3 эв (зеленый свет), инфракрасного –10 -3 эв. Радиоволны (10 -7 эв) и волны низких частот (10 -12 эв) практически не производят давления при столкновении с ионами и атомами поверхностного слоя светила. На поверхности звезды и ядра галактики физическое давление на ионы только электромагнитных волн светового диапазона по своей силовой величине составляет (по мнению специалистов) не больше 1%, а 99% импульса силы передается гамма, рентгеновскими и ультрафиолетовыми лучами, стремительно вылетающими из ядер светила. Поэтому правильнее говорить не о «световом давлении», а о давлении электромагнитных волн на поверхность вещества (атома, иона, ядра элемента и т. д.), или о фотоновом давлении.
3. Площадь поверхности тела и величина фотонового давления. Особенно сильное фотонное давление испытывают не ядра элементов, а ионы и атомы, так как их поверхность в тысячи раз больше поверхности ядра элементов. Например, радиус ядра водорода равен 10 -15 метра, а атома водорода – 10 -10 метра, то есть в 100 000 раз больший. Как известно, величина импульса фотонового давления прямо пропорциональна площади поверхности, на которую воздействует поток электромагнитных волн. По этой причине фотонное давление на ядро водорода и ядра других элементов в сотни тысяч раз слабее, чем на ионы элементов или на их атомы. Из-за этого атомы и ионы, обладая значительно большей «полезной» площадью, могут развить значительно большую скорость удаления от светила, чем голые ядра элементов. фотонное давление на поверхности ядер галактик и поверхности крупных звезд столь велико, что способно выбросить с большой скоростью плазму (ионы элементов) на миллиарды километров от своей поверхности. «Солнечный ветер» - это поток ядер элементов. Сила воздействия фотонового давления на атом водорода зависит не только от энергии кванта, но и от количества квантов электромагнитных волн, одновременно ударяющих по поверхности атома. Теоретически в каждой единице объема может поместиться бесконечно большое количество электромагнитных волн (частиц, квантов, фотонов). Электромагнитные волны во внутренних районах светила имеют огромную плотность, то есть в каждом кубическом сантиметре могут находиться миллионы квантов всевозможных электромагнитных волн. Следовательно, на поверхность атома или иона водорода одновременно могут воздействовать миллионы квантов электромагнитных волн (световые, ультрафиолетовые, инфракрасные, рентгеновские, гамма лучи). фотонное давление на атомы водорода, расположенные на поверхности светила, может быть настолько интенсивным, что атомы и ионы развивают скорость в 100 - 500 километров в секунду и улетают, несмотря на мощное гравитационное притяжение светила.
4. Эрупция материи с поверхности ядер галактик и фотонное давление. Только фотонное давление является главной реальной силой, которая заставляет звезду и ядро галактики извергать в космическое пространство миллиарды тонн вещества. Извержение материи у звезд и молодых галактик из ядра происходит по всем направлениям. Эрупция у спиральных галактик происходит в виде спиральных рукавов (ветвей), причина этого раскрывается ниже. Вращение ядер галактик вокруг своей оси со скоростями на экваторе в несколько 300 – 700 километров в секунду создает дополнительные условия извержения (эрупции) материи с экваториальной зоны ядра. При вращении плазма на экваторе ядра галактике приобретает дополнительные центробежные силы. Однако, только один процесс вращения ядра галактики без фотонового давления никогда самостоятельно не воспроизведет эрупцию материи.
5. фотонное давление ограничивает массу квазаров (самых молодых галактик) и молодых звёзд. Важно отметить, что фотонное давление играет роль "ограничителя массы" квазаров (будущих ядер галактик) и звезд при их образовании. Если бы не существовало факторов ограничения, то один гравитационный центр (в каком-то месте космического пространства) вобрал бы в себя всю массу Вселенной. Ограничение массы галактики происходит благодаря фотоновому давлению. После того, как в центр галактического облака «упало» 10 9-1012 солнечных масс водородного вещества, внутреннее давление порождает в недрах ядра термоядерные реакции. Ядро галактики начинает выделять мощный поток лучистой энергии, и галактика переходит в стадию квазара. В это время прекращается «опадание» на поверхность ядра плотных облаков водородной материи, так как они уже встречаются с противоположной силой, вызванной фотоновым давлением электромагнитных волн, и направленной от ядра галактики в космическое пространство. Очень быстро мощный лучевой поток электромагнитных волн полностью прекращает процесс накопление вещества ядром галактики. Не успевшие сколлапсировать (сжаться) огромные массы водорода, несмотря на мощное гравитационное притяжение ядра галактики, уже навечно будут отторгнуты от его поверхности. Так фотонное давление ограничивает в каких-то средних величинах массы ядер у самых молодых галактик – квазаров.
6. фотонное давление ограничивает массу звезд. Таков же механизм ограничения фотоновым давлением массы звезд при их образовании из диффузных газо-водородных туманностей. Все звезды имеют массу не более 10 масс Солнца. Астрономы ошибаются в расчетах, когда определяют массу звезды в 100 или 1000 масс Солнца. Читаете в § 25 о причине ошибочного определения масс звёзд.
7. фотонное давление и проблема бесконечного сжатия материи звёзд и ядер галактик. Кроме того, фотонное давление внутри звезд и галактик удерживает от гравитационного коллапса всей ее массы в крохотную точку. Как футбольный мяч накачен воздухом и не спадается, так и звезда «накачена» фотонами и не коллапсирует. фотонное давление внутри тела звезды или ядра галактики не дает огромным массам подвергаться гравитационному коллапсу (катастрофическому сжатию) до размеров сверхплотной капли. В современной астрономии полностью сколлапсирующиеся звёзды называют «чёрными дырами», где вся материя звезды упала к центру, сильно сжалась, и тогда звезда превращается в маленькую точку. Но это фантазия учёных. Сильное внутреннее давление гамма – квантов никогда не даст возникнуть гравитационному коллапсу звёздной материи.
8. Как будет видно из рассуждений о эволюции галактик, звёзд и планет, главный упор я делаю на явлении закономерного уменьшения массы объекта с течением времени. Старение звезды и галактики – это сначала его снижение массы, , а потом гибель от взрыва, самоуничтожение. Галактики теряют свою массу в среднем с 10 12 масс Солнца до нуля на протяжении 6000 миллиардов лет. Звёзды теряют массу через излучение в среднем с 5 масс Солнца до нуля на протяжении 15 миллиардов лет. Планеты погибают одновременно со взрывом звезды как «сверхновой». Если длительность формирования планет из газов атмосферы звёзд 4 миллиардов лет, то длительность их жизни равняется 8 миллиардам лет. Только что родившиеся планеты ярко светятся и теряют массу с излучением на протяжении только 2 миллиардов лет (из 8 миллиардов лет своего существования). Планеты быстро остывают и основную массу теряют благодаря процессу распыления (диссипации) газов атмосферы в безвоздушное космическое пространство. Следовательно, все объекты Вселенной теряют свою массу на протяжении длительной эволюции. Этот процесс снижения массы космических тел схематически показан на графике (рисунке) 4.
Рисунок 4. Эволюционное уменьшение массы галактик, звёзд и планет по причине эрупции вещества.
Подробнее об эволюционном уменьшении массы галактик, звёзд и планет читайте в следующих главах книги.