О звёздах

О звёздах

Люди любуются звёздным небом с древних времён. Появилась и стала развиваться астрономия. Её достижения были практически использованы в навигации. Потом появились оптические телескопы, что увеличило возможности наблюдений. Оказалось, что расстояния между космическими объектами огромны, а мир звёзд чрезвычайно разнообразен. Была предложена диаграмма масса - светимость для классификации звёзд. Выяснилось, что большая часть звёзд концентрируется вдоль одной линии, которую назвали главной последовательностью. Видимо, это свойство отражает особенность звёздной эволюции. Звёзды рождаются довольно быстро, они через миллион лет приходят к равновесию, а потом длительное время сжигают водород в реакциях термоядерного синтеза. Чем больше масса звезды, тем быстрее проходит этот процесс, поэтому главная последовательность обрывается на уровне больших масс, так как сравниваются времена рождения и жизни.
В настоящее время техника наблюдений значительно продвинулась. Сигналы регистрируются во всём диапазоне электромагнитных волн. Обнаружены области звёздообразования, которые имеют сложную структуру. Всё-таки до сих пор люди получают основную информацию из анализа спектров излучения космических объектов.
Конечно, по проблемам эволюции звёзд существует множество литературных источников, но нет ни одной публикации, в которой было бы дано ясное определение протозвезды и были бы рассмотрены стадии, её эволюции, до выхода на главную последовательность. Видимо, это связано с общим представлением о процессе звёздообразования и имеющимися теоретическими моделями. Можно ли предложить модель, которая бы устранила указанную неопределённость?
Видимо, можно, но только придётся отказаться от некоторых общепринятых представлений. Чтобы читатель мог лучше понять смысл идей, рассмотрим некоторые свойства жидкой массы (например, воды) в невесомости. Такой опыт может быть проделан на космическом корабле. Масса воды примет сферическую форму. Можно слегка раскрутить объект. Тогда выделятся полюса, экватор и ось вращения. В этом случае гравитация моделируется межмолекулярными силами. Теперь возбудим жидкость на полюсе, слегка ударив по поверхности. От полюса побежит кольцевая волна, которая сойдётся у второго полюса, отразится и вернётся к первому полюсу. Так будет продолжаться, пока энергия волны не рассеется. Сожмём сферу вдоль оси вращения на полюсах, а затем отпустим. Жидкость будет возвращаться к равновесию. Сфера будет менять форму, что может быть связано с существованием кольцевой стоячей волны. При этом каждая частица жидкости будет двигаться по определённой траектории. Возбудим волну, ударив по сфере вдоль меридиана на экваторе. Появится волна, бегущая вдоль экватора. В такой волне частицы жидкости двигаются по окружностям в направлении её распространения , а амплитуда волны убывает с глубиной. Если создать условия для роста амплитуды, то гребень волны опрокинется. Это явление, например, наблюдается на побережье океанов. Возьмём небольшой нагреватель и поместим его в центр сферы. Нагрев приведёт к появлению пара в центре, но пар не будет двигаться к поверхности. Эта особенность связана с невесомостью. Это явление демонстрировали космонавты.
Предположим, что рассмотренные особенности движения материи существуют и в больших протооблаках. Только в них волны имеют очень низкие частоты с периодами в сотни и тысячи лет, так что какие-либо изменения происходят крайне медленно. Когда облако начинает сжиматься как целое, то часть гравитационной энергии уносится излучением, а другая часть нагревает газ внутри, противодействуя сжатию. Тогда можно определить протозвезду как сжимающийся объект, свечение которого поддерживается выделяющейся гравитационной энергией. Непрерывная генерация волн будет способствовать проявлению переменностей различного характера.
Рост температуры будет вызывать изменения в химическом составе протозвезды, так как одни соединения будут распадаться, а другие появляться. Значит, будет изменяться и спектральный состав излучения. Следовательно, такой объект пройдёт последовательно множество стадий, пока не достигнет главной последовательности и не станет звездой, равновесное состояние которой обеспечивается энергией, выделяющейся в реакциях термоядерного синтеза.
Появляется следующая модель процесса. В большом молекулярном облаке формируются протооблака массивных звёзд. Они начинают медленно сжиматься. Это возможно, если практически вся масса протооблака сосредоточена в оболочке с толщиной не более одной десятой его радиуса. Оболочка охлаждается, уплотняется и медленно стягивается, а газ внутри нагревается. Интенсивность излучения возрастает. В этом случае скорость сжатия будет определяться интенсивностью излучения. Совершенно ясно, что сжатие протооблака не может происходить абсолютно симметрично. Любое отклонение от фигуры равновесия будет причиной появления волн тяжести, связанных с наличием самогравитации. Эти волны будут проявлять себя в изменениях формы облака с одной стороны, а с другой приведут к появлению волны, бегущей вдоль экватора. Упорядоченное движение материи станет причиной появления звуковых волн в объёме облака. При определённых условиях возможен резонанс между собственными волновыми модами различной природы. При этом амплитуды волн начнут возрастать, светимость объекта увеличится, а гребень волны, бегущей вдоль экватора, опрокинется с образованием дочернего протооблака. Одинаковый механизм образования дочерних протооблаков даёт основу для понимания подобия, которое наблюдается в строении самой солнечной системы и в спутниковых системах больших планет. Различаются только временные масштабы, так как сжатие протопланет шло значительно медленнее, чем протосолнца. В рамках этой модели получается, что планеты и спутники появлялись последовательно во времени. Кроме того, сходящиеся к полюсам кольцевые волны могут стимулировать выбросы сгустков вещества в полярных областях. Конденсация таких сгустков может стать причиной формирования комет.
Отметим некоторые особенности в спектрах излучения протообъектов. Если протооблако сжимается, то газ внутри нагревается и даёт непрерывный спектр излучения, а в более холодной оболочке формируются линии поглощения. Если образуется дочернее протооблако, то оно некоторое время движется в относительно плотной среде со сверхзвуковой скоростью, поэтому окружено светящейся ударной волной, в которой формируются эмиссионные линии. При наблюдении с большого расстояния такой объект трудно отличить от звезды.
При сжатии протооблака увеличивают скорость вращения в силу сохранения углового момента. Наличие при этом собственных колебаний создаёт условия для генерации мощных магнитных полей, которые и наблюдаются у некоторых звёзд.
Конечно, предлагаемая модель далека от совершенства, но тем не менее она показывает, что волновые процессы, сопровождающие сжатие протооблаков, способны вносить чёткие закономерности в строение планетных и спутниковых систем. Требуется более детальный анализ.
Видимо, многие переменные звёзды и некоторые кратные системы являются на самом деле протозвёздами или даже протопланетами, находящимися на различных стадиях эволюции.