1.2. Происхождение Галактики и Солнечной системы.

В современной астрофизике до сих пор не решена проблема происхождения Галактики – в ней существует две концепции глобальной космогонии. Первая концепция звездной космогонии – это классическая, или диффузная, вторая является неклассической, или бюраканской. «Для нас здесь существенно лишь то, - отмечает Ф.А. Цицин, - что общее направление эволюции космической материи в этих двух подходах оказывается взаимно противоположным: согласно диффузной концепции, в современную космогоническую общая тенденция эволюции – концентрация массы, от крайне разреженной газо-пылевой материи к гораздо более плотным обычным звездам (и сопутствующим им планетам); далее, в конечном счете, появление (совсем не обязательно путем эволюции одного и того же тела) на порядки более плотных белых карликов, затем нейтронных звезд и, наконец, черных дыр, ЧД… В бюраканской концепции, в противоположность диффузной, эволюция космической материи начинается со сверхплотного дозвездного (позже введено представление о догалактическом) тела (Д-тело) неизвестной природы, сохраняющегося, как предполагается, от ранних стадий Большого взрыва»¹⁶. Именно противоположный характер направления эволюции космической материи, приводящей к возникновению нашей Галактики и ей подобных, выступает самым контрастным компонентом двух звезднокосмогонических концепций.

Стремление реконструировать историю происхождения и эволюцию Галактики можно уподобить археологическим раскопкам остатков древней цивилизации в оживленном центре непрерывно изменяющегося современного города. На основании сохранившихся фундаментов, нескольких глиняных черепков и костей нужно составить картину рождения, старения и смерти наших предков и выяснить их роль в создании современной культуры. Подобно археологам астрономы и астрофизики пытаются найти ключ к тому, как наша Галактика и аналогичные ей звездные системы образовались примерно миллиард лет назад спустя после Большого взрыва. В качестве такого ключа выступают возраст звезд и звездных скоплений, их распределение и химический состав, определенные по их цвету и светимости, форма и физические свойства других галактик. Отечественные астрофизики Л.С. Марочник и А.А. Сучков в своем фундаментальном труде «Галактика» показывают, что основу теории эволюции Млечного Пути (и галактики вообще) составляют данные о химическом составе, кинематике, пространственном распределении и элементах галактических орбит таких различных ее подсистем, как гало, диск, балдж (область с радиусом R=600-700 парсек, окружающая центр Галактики) и ядро¹⁷. Данные параметры систематически изменяются при переходе от звезд одних возрастов к другим и содержат в себе следы условий рождения этих звезд в Галактике. Изучение распределения этих параметров среди объектов различных возрастов, их связь, можно воссоздать картину эволюции Галактики.

На основе полученных данных о химической и динамической эволюции Галактики делается вывод, что она образовалась в результате гравитационного скучивания догалактической плазмы в несколько фрагментов газовых облаков, их слияния с образованием протогалактики, а затем последующего коллапса¹⁸. Разумеется, имеются и другие варианты данных идей, что не мешает существованию тезиса, согласно которому формированию Галактики способствовали процессы звездообразования и взрывы сверхновых.

Огромные успехи диффузной концепции, однако не могут перечеркнуть немногие, но эффектные достижения неклассической, бюраканской концепции глобальной космогонии: доказательство космогонической реальности звездных ассоциаций, предсказание активности ядер галактик. Вместе с тем, бюраканская концепция, чье рождение обязано глубокой интуиции В.А. Амбарцумяна, неспособна объяснить феномен звездных вспышек или «эруптивного» происхождения комет. Очевидно, заслуживает внимания мысль Ф.А. Цицина о том, что синтез противостоящих глобальных космогонических концепций позволить выяснить генезис нашей Галактики и других галактик¹⁹. Ведь ни одна из существующих концепций генезиса галактик и выросших на их основе теорий не могут рассчитать для нормальных галактик их эволюцию после формирования.

Одним из достижений в исследовании динамики систем, подобных нашей Галактики, стало осознание факта существования в них коллективного движения звезд, которые проявляются в виде волн звездной плотности. Концепция волн звездной плотности позволила объяснить с единой точки зрения природу спиральной структуры нашей и других спиральных галактик, хотя проблема спиральной структуры еще не решена до конца²⁰. Существенным здесь является вопрос о численном значении угловой скорости вращения спирального узора в Галактике. Его решение имеет принципиальное значение для решения проблем происхождения Солнечной системы и жизни в ней. Если угловая скорость вращения спирального узора близка к значению 13 км/с х кпк, то в Галактике реализуются волны плотности, которые распространяются с групповой скоростью, направленной от периферии к ее центру. В случае этой величины, равной 24 км/c х кпк, групповая скорость волн плотности направлена от центра к периферии. Солнечная система вращается по своей галактической орбите со скоростью, близкой к величине 25 км/с х кпк. И если наблюдения подтвердят величину угловой скорости вращения спиральных рукавов (волны плотности) 24 км/с х кпк, то тогда в Галактике существует коротационный круг – область, где вращение рукавов и диска галактики происходит синхронно. Данная область является особо выделенной, уникальной во всех спиральных галактиках и в ней возможно зарождение жизни и разума.

Законы природы в нашей Вселенной везде одинаковы, о чем свидетельствует спектроскопический анализ химического состава других планет, звезд и галактик, гравитационное движение различных систем и прочее. В этом плане астрофизики рассматривают образование звезд солнечного типа и саму Солнечную систему. В астрофизике имеется несколько подходов к происхождению Солнечной системы, что обусловлено недостаточностью наблюдательной информации относительно формирования систем солнечного типа. Большинство современных теорий образования Солнечной системы исходят из постулата, согласно которому существовало протозвездное облако (пылевая дискообразная солнечная туманность), из которого затем родилось Солнце и планеты²¹. Это протозвездное облако имело квазисферическую форму и состояло на 75% из водорода, на 25% из гелия-4 и незначительной массы тяжелых элементов, которые сыграли определяющую роль в динамике охлаждения вещества. Известен факт возрастания возбудимости электронной оболочки химического элемента с увеличением его атомного номера, причем в этом случае происходит излучение квантов электромагнитного поля, уносящих энергию, затраченную на возбуждение атома. Данный механизм способствовал уменьшению температуры протосолнечного облака, однако в действие вступает собственная гравитация вещества, ведущая к нарастанию плотности в центре облака. В итоге разогревается центральная часть облака до сверхвысоких температур, когда осуществляется реакция термоядерного синтеза элементов, при этом между гравитацией и давлением вещества в центральной части облака устанавливается баланс, характеризующий первую фазу формирования нашего Солнца.

На периферии солнечного облака, как показывают многочисленные расчеты и компьютерные эксперименты, происходят следующие процессы. Прежде всего в области ядра образуется зона аккреции (натекания) окружающего вещества на центральное образование, происходит сжатие ядра, сопровождающееся формированием расширяющейся к периферии области сильной ионизации благодаря выделяющейся энергии. Под влиянием излучения вещество «перетекает» на периферию и образует плотную оболочку в виде пылевого кокона, из которого затем формируются сначала зародыши планет земной группы (Меркурий, Венера, Марс и Земля), а потом планеты группы Юпитера и наконец самые удаленные от Солнца Нептун и Плутон. В планетологии установлен факт резкого различия по химическому составу планет земной группы и планет-гигантов (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун), к тому же в отличие от планет земной группы планеты-гиганты не имеют твердых поверхностей.

Имеется также другой подход к образованию Солнечной системы, исходящий из решающей роли взрыва сверхновой звезды, находящейся рядом с огромным холодным темным облаком пыли²². В результате происходит обогащение вещества облака некоторыми тяжелыми элементами сверхновой, включая углерод – основу жизни. Облако начало сжиматься, что привело к ускорению вращения и сильному уплотнению. Скопление большой части вещества в центре обусловило нагревание протосолнца и рост его размеров. Затем в результате аккреции вещества образовались плотные образования, столкновения которых привели к формированию протопланет, ставших со временем планетами.

В астрофизике и планетологии немалое внимание уделяется механизму превращения рассеянных в пространстве пыли и газу в планеты²³. Большинство данных позволяет считать, что материал планет формировался благодаря иерархии планетезимальных размеров – от пылинок до планет. В пользу этого свидетельствуют обнаружение силикатной пыли вокруг молодых звезд, химия и строение углистых хондритов, численное моделирование ударной эволюции, оценки размеров астероидов как родоначальников метеоритов, морфология кратеров на поверхностях всех исследованных планет и спутников. Однако, имеется точка зрения, согласно которой планеты-гиганты образовались в результате одноступенчатого гравитационного коллапса непосредственно из газа и пыли, когда возможно появление тел планетных размеров. И хотя до сих пор нет общепринятой теории происхождения планет Солнечной системы, теоретические исследования и данные наблюдений свидетельствуют в пользу широкого распространения планетных систем в нашей Вселенной²⁴.

В общем оказывается, что космические образования — это песчинки в космосе. Размеры Земли да и всей Солнечной системы в целом чрезвычайно малы по сравнению с космическим пространством. Расстояния в нем измеряются в световых годах (световой год — это расстояние, которое свет проходит в течение одного года, равное примерно 10¹³км). Из ста миллиардов звезд нашей Галактики ближайшие к нам находятся на расстоянии четырех световых лет, а поперечник самой Галактики составляет 80000 световых лет. Однако наша Галактика — одна из миллионов во Вселенной. Солнечную систему образуют Солнце и все то вещество, которое обращается вокруг него: планеты, их спутники, астероиды, кометы, метеориты, космическая пыль и газ. Большая часть этого вещества обращается вокруг Солнца в том же направлении, что и оно само, и в одной с ним плоскости. Следует отметить, что до недавнего времени наша планетная система считалась единственной в нашей Галактике, и только недавно американскими и российскими астрономами обнаружены за пределами Солнечной системы первые планеты у пульсаров - нейтронных звезд²⁵. Всего на май 1999 г. число зарегистрированных планет достигло, по данным Л. Ксанфомалити и В. Слыша, 16-18²⁶. Эти эмпирические данные подтверждают распространенность планетных систем в звездных ассоциациях и свидетельствуют о космическом характере жизни в окружающем нас мире, оживляет интерес к «старым» вопросам о жизни.