книги из ГПНТБ / Кесарев, В. В. Эволюция вещества Вселенной

ГЛАВА VI

ЦИКЛ МЕТАГАЛАКТИКИ

Исходным пунктом для построения цикла Ме­ тагалактики может служить константа Хаббла, измеренная в 1942 г. В. Бааде. Э. Хаббл измерял свою константу в 1929 г., и если бы он ввел поправ­ ку на расстояние цефеид, то получил бы тот же ре­ зультат, что и В. Бааде. Обратная величина кон­ станты равнялась 5 млрд. лет. Важно отметить, что сам' Э. Хаббл константу характеризовал не как показатель возраста Метагалактики, а как по­ казатель начала расширения системы. При даль­ нейших измерениях константы Хаббла проявилась тенденция получить этот показатель на уровне воз­ раста Метагалактики. Однако каков бы ни был возраст Метагалактики, начало ее расширения на­ ступило 5 млрд, лет назад. Исходя именно из этого положения, представляется возможным рассчитать, насколько увеличился радиус кривизны Мета­ галактики за истекшие 5 млрд, лет (приложе­ ние 16).

Если начальная скорость расширения равна ну­ лю, а современная скорость разбегания дальних га­ лактик составляет 250 000 кмісек, то расчет дает увеличение радиуса кривизны на 0,2-ІО28 см. Из оценки радиуса современной Метагалактики в 1,4Х Х1028 см следует, что 5 млрд, лет назад радиус Ме­ тагалактики был равен 1,2-ІО28 см. Две точки кри­ вой радиус — время позволяют рассчитать и затем

141

па основе предположения синусоидального закона изменения радиуса в зависимости от времени по­ строить весь полуцикл расширения. В этом случае нолуцикл расширения будет продолжаться еще в течение 20 млрд, лет; в результате радиус достиг­ нет максимального значения 3,3- 1028сл« (приложе­ ние 17).

Первый полуцикл сжатия, построенный в обрат­ ном порядке ко второму полуциклу расширения, характеризуется не возрастанием радиуса кривиз­ ны во времени, а, наоборот, уменьшением его, и не с распылением вещества, а с его конденсацией, и не с разрушением Метагалактики, а с формирова­ нием ее как конденсированной системы. Полный цикл эволюционного развития Метагалактики мо­ жет быть оценен в 50 млрд. лет. В полном эволю­ ционном цикле стадия свечения Метагалактики длится 12 млрд. лет. Можно полагать, что совре­ менная Метагалактика освещается за счет звезд последнего поколения возраста 5 млрд, лет и ча­ стично за счет звезд несколько старше и несколько младше этого среднего возраста. Более старые по­ коления звезд с возрастом 11, 10, 9, 8, 7 млрд, лет не являются светящимися и составляют в настоя­ щее время «скрытую» массу Метагалактики.

Современные светящиеся звезды эволюционно­ го развития имеют последовательные показатели и вписываются в главную последовательность диаг­ раммы Герцшпрунга — Рассела (Г—Р) (приложе­ ние 18). Показатели же звезд в стадии повышенной активности, в стадии катастрофических процессов и в стадии взрывных процессов не имеют последо­ вательных показателей, они, разумеется, не впи­ сываются в главную последовательность диаграм­ мы Г—Р. Эти звезды ошибочно считают молодыми. Справедливо, что они относятся к «горячим», но

142

несправедливо, что этот признак интерпретируется

как признак молодости. По существу это признак нестационарное™, и свидетельствует он не о мо­ лодости, а о старости звезд. Не случайно, что по­ добные интерпретации не согласуются с важнейши­ ми эмпирическими обобщениями В. Амбарцумяна, Э. Хаббла, В. Бааде. По Амбарцумяну, современ­ ная Метагалактика пребывает в стадии разруше­ ния, и допущение формирования молодых звезд шло бы вразрез с господствующей ныне тенденци­ ей. По Хабблу, галактические структуры по степе­ ни развития располагаются в такой последователь­ ности: эллиптическая, спиральная, неправильная. По мнению автора, этот ряд структур можно было бы продолжить звездными ассоциациями, которые следует рассматривать как остатки системы, по­ груженной во мрак. Согласно схеме Хаббла, моло­ дые звезды должны были бы фиксироваться в эл­ липтических галактиках, а нестационарные — в бо­ лее ранних галактиках и особенно в звездных ассо­ циациях. С учетом водородной концепции картина представляется обратной, поэтому появляется тен­ денция схему Хаббла поставить с ног на голову.

По Бааде, звездные населения делятся на типы. Звезды населения II типа обитают в более позд­ них эллиптических галактиках. Это население об­ ладает повышенно^ плотностью звезд, тяготею­ щих к спектральному классу К, с пространством, свободным от пыли; сами звезды вписываются в направлении главной последовательности диаграм­ мы Г—Р. По приведенным признакам звезды на­ селения II типа находятся в стадии докатастрофи-

обитают в спиральных и неправильных галакти­ ках, а также в звездных ассоциациях. Эти звезды

143

ярче и горячее любых звезд населения II типа. Пространство между ними заполнено диффузным веществом. Нужны ли еще большие доказательст­ ва того, что звезды населения I типа проявляют нестационарность и старость, в согласии с чем они обитают в старых галактиках, расположенных в старой Метагалактике? Последнее положение справедливо, если иметь в виду, что в Метагалак­ тике насчитывается 83% старых галактик.

Если существующие звезды главной последова­ тельности находятся на пике своего развития, то С течением времени все ОНИ ДОЛЖНЫ уйти С ЭТИХ ПО-

Таблица 14

Развитие звезд в эволюционном направлении

зиций. Можно представить два пути ухода: эволю­ ционный и катастрофический. Первый путь харак­ теризуется постепенным спадом температуры и спектрального класса, что отражено в табл. 14.

Согласно табл. 14, звезды одного поколения с ¡возрастом 5 млрд, лет находятся на позициях глав­ ного направления с различными показателями (Спектрального класса, согласующимися с массами звезд. С течением времени звезды малых масс начінут уходить с главной последовательности в раз­

444

ряд темных (т), ЗаТем Постепенно с главной после­ довательности должны будут уходить звезды боль­ ших и очень больших масс. Через 1 млрд, лет поч­ ти все звезды данного поколения перейдут в раз­ ряд темных. С позиций «водородной» концепции предполагается, что вначале сгорают крупные звез­ ды. Это, вероятно, очередное затруднение, которое порождается данной концепцией.

Уход звезд с главной последовательности по катастрофическому пути представляется возмож­ ным рассмотреть на конкретных, весьма удачных примерах. Звезда под кодовым названием «ФГ Са­ гитта» в 1950 г. имела следующие показатели: ве­ личина 2 соли, ед., температура 30 000° С. Через 24 года показатели этой звезды резко изменились: величина возросла в тысячу раз, температура сни­ зилась до 5000° С. Исследователи это явление объ­ яснили неправильно: как затухание звезды в свя­ зи с выгоранием водородного топлива.

Затухание звезды — медленный процесс, тогда как случай с «ФГ Сагиттой» является ярким при­ мером катастрофического развития. Надо полагать, что звезда «ФГ Сагитта» до катастрофы занимала позицию на главной последовательности и показа­ тели ее были такими: при величине 2 соли. ед. она могла иметь температуру 8000° С и спектральный класс F. В начальных стадиях катастрофы темпе­ ратура звезды стала подниматься и к 1950 г. воз­ росла до 30 000° С. Сторонники зарождения мо­ лодых звезд в современной Метагалактике звезду «ФГ Сагитта» в. 1950 г. назвали бы горячей и по­ тому молодой. Так вот, эта «молодая» звезда за 24 года предстала перед нами в виде «звезды крас­ ного гиганта». При этом не трудно понять меха­ низм такого перехода. При взрыве звезды возник­ шие облака диффузного вещества со значительной

скоростью распространялись s пространстве. Ґіри

этом увеличивался радиус наблюдаемого объекта и одновременно экранировалось свечение остатка взрыва — звездного ядра, объект приобретал крас­ ный спектральный класс. Дальнейшую судьбу звез­ ды «ФГ Сагитта» можно предвидеть по результатам взрыва Сверхновой 1054 в Тельце. Облака, окру­ жающие звездное ядро, отойдут далеко, и перед взором предстанет обнаженное звездное ядро с вы­ сокими показателями по температуре и спектраль­ ному классу. Данный объект известен как «белый карлик». Поскольку последний по своей природе не является звездой, время его свечения, вероят­ но, составляет порядка 0,001 времени свечения звезды. За это время «белый карлик» становится несветящимся, но, несмотря на это, сохраняет по­ ложение компонента кратной звезды и проявляет себя так заметно, что получил специальное наиме­ нование «черной дыры». На основании всего ска­ занного о стадиях катастрофического развития звезд представляется возможным наметить сле­ дующую схему: нормальная звезда—»-«горячая звезда»—►звезда красный гигант»—»-«звезда белый

«белых карликов» составляют 1 солн. ед., или 50% массы взорвавшейся звезды. Спрашивается, может ли в звезде ее ядро иметь половину массы? Это

ранее расчеты показывают, что у Юпитера ядро составляет 47,3% и что вообще у планет предель­ ная масса ядра 52,2%. Совпадение масс ядер у планет и звезд должно означать и совпадение со­

146

ставов ядер; как те, так и другие состоят из метал­ лов. Благодаря этому открываются широкие перс­ пективы для понимания природы «белых карли­ ков», «красных гигантов», «черных дыр» и много­ го другого.

Если в звездах ядра формируются преимущест­ венно из металлов семейства железа, то вполне вероятным допущением будет возникновение в звездных ядрах под давлением в сотни миллиардов атмосфер процессов электронного захвата с пере­ ходом металлов семейства железа в более устой­ чивые в этих условиях изотопы других металлов: марганца, хрома, ванадия, титана. Также не ис­ ключены процессы ядерного синтеза трансурановых элементов. И вот вдруг при взрыве это звездное ядро обнажается и с него снимаются прежние чу­ довищные давления. При этом условия устойчиво­ сти составных компонентов ядра чрезвычайно ме­ няются: устойчивые атомные ядра в условиях звезды оказываются крайне неустойчивыми в об­ наженном звездном ядре. Возникают лавинообраз­ ные процессы расщепления трансурановых элемен­ тов и процессы радиоактивного распада. Звездное ядро «работает» как ядерный реактор и мощней­ ший генератор радиоактивного излучения. Если при этом учесть формирование сферы металличе­ ских паров и высокие скорости вращения ядра от импульса при взрыве звезды, то станет ясным, что обнаженное звездное ядро представляет собой уникальное явление даже для космоса.

Генерация космических лучей обычно связыва­ лась с «белыми карликами», но механизм возник­ новения их оставался неизвестным. Ранее сущест­ вовавшее представление о гелиевом звездном ядре не давало повода для постановки подобной проб­

лемы.

147

нии кругооборота энергии и вещества важно учи­ тывать не только светящуюся массу Метагалакти­ ки, но и «скрытую» массу. Именно с этих позиций можно понять, почему энергия космического излу­ чения одинакова как в Галактике при высокой концентрации светящихся звезд, так и в межгалак­ тическом пространстве при низкой концентрации светящихся звезд.

Развитые здесь представления о катастрофиче­ ских процессах одиночных и кратных звезд позво­ ляют перенестись в область густонаселенных, вы­ сокократных звезд, обитающих в галактических ядрах. К особенностям этих звезд следует отнести образование взаимно высоких приливных сил, что может вызвать катастрофические процессы цепно­ го характера. В частном случае при взрыве галак­

чество «белых карликов» с массами в 1 солн. ед. Остальная масса израсходуется на формирование диффузных туманностей. Если один «белый кар­ лик» представляет по своей природе исключитель­ ный фактор, то скопление таких объектов в коли­ честве ІО10 единиц порождает такие явления и про­ цессы, которые связываются с представлением о квазарах.

Первые квазары Метагалактики могли возник­ нуть при катастрофах первого поколения галакти­ ки, когда они достигали возраста 5 млрд. лет. По­ скольку стадия светимости «белых карликов» не­ велика, квазары сравнительно быстро переходят в несветящиеся и существенно пополняют «скры­ тую» массу Метагалактики.

Информация о наиболее удаленных квазарах как об объектах, давно существовавших, приходит

с опозданием не более 6 млрд, лет (а не 10, как

149