Что первично - галактики или звезды?

Иногда говорят, что звезды - это алфавит языка Вселенной, словами и предложениями являются галактики и их скопления. Понятна последовательность написания книги - от слова к строчке и странице. В какой последовательности пишется великая книга Вселенной? Образование одиночной звезды не исключается, в гало галактик имеются звезды, которые не относятся к каким-либо скоплениям. Но, по большей части, звезды образуются группами.

В составе нашей Галактики примерно половина звезд образуют двойные системы, в некоторых других галактиках доля двойных звезд ещё выше. В меньшей пропорции наблюдаются тройные и системы, где две пары звезд обращаются вокруг общего центра. Принято считать, что галактики образуются в едином процессе образования многих звезд.

Жизнь одной звезды быстротекуща но сравнению со временем существования галактик. Звезды рождаются, живут и умирают. Галактическое образование меняет форму, но остается в целом устойчивой системой. По оценкам, время «выгорания» массивной звезды первого поколения (с массой около 20 солнечных) не превышает 100 млн лет. Возраст же галактик порядка 10 млрд лет. Как отмечалось выше, галактики могут гравитационно взаимодействовать и сливаться за вселенски большие периоды времени.

Одна из первых космогонических концепций была развита в античные времена Левкиппом. Приведем его описание процесса образования структурных элементов во Вселенной:

Возникновение миров происходит так. Из беспредельности отделяется и несется в великую пустоту множество разновидных тел. Скапливаясь, они образуют единый вихрь, а в нем, сталкиваясь друг с другом и всячески кружась, разделяются по взаимному сходству. И так как по многочисленности своей они уже не могут кружиться в равновесии, то легкие тела отлетают во внешнюю пустоту, словно распыляясь в ней, а остальные остаются вместе, сцепляются, сбиваются в общем беге и образуют таким образом некоторое первоначальное соединение в виде шара. Оно, в свою очередь, отделяет от себя как бы оболочку. По мере того как она вращается в вихре, отталкиваемая от середины, эта внешняя оболочка становится тонкою. Из того, что уносилось в середину, и там держалось вместе, образовалась Земля. А сама окружающая оболочка тем временем росла, в свою очередь, за счет притока тел извне: вращаясь вихрем, она принимала в себя все, чего ни касалась. Некоторые из этих тел, сцепляясь, образовали соединение, которое сперва было влажным и грязным, потом высохло и закружилось в общем вихре, и, наконец, воспламенилось и стало природою светил. Все светила воспламеняются от быстроты движения, а Солнце воспламеняется еще и от звезд [1].

Этот первый очерк космогонической гипотезы будет впоследствии, в XVII в. развит Декартом, а в XVIII в. - Кантом и Лапласом.

В современную эпоху формирование Млечного Пути теоретически описывается тремя космогоническими моделями. В одной из них он образуется при относительно быстром коллапсе (гравитационном падении вещества на центр масс системы) одного гигантского молекулярного облака-протогалактики (модель 1962 г. О. Эггена - Д. Линден-Белла - А. Сэндэйжа).

По модели А. Тумре, предложенной в 1977 г., происходит слияние нескольких крупных газопылевых комплексов с различной степенью их «продвинутое™» по пути формирования собственных галактик. Она больше учитывает новые данные наблюдений за шаровыми скоплениями гало Галактики. Сферическое гало медленно вращается вокруг центра Млечного Пути, пересекая его спиральный диск. Удивительно, что некоторые из шаровых скоплений, как показывают современные наблюдения, вращаются против основной части гало. Это может быть объяснено моделью слияния облаков с различным направлением их вращения.

Третья модель Л. Сирла - Р. Цинна сходна с моделью Тумре, но исходный комплекс состоит из большего числа сравнительно малых кластеров. В последнем случае очевидна возможность протекания эволюции химического состава различных и удаленных друг от друга фрагментов независимо друг от друга. Тем самым объясняется разница в поколениях звезд балджа (центрального утолщения), диска, шаровых скоплений и рассеянных звездных групп. Действительно, отношение содержания кислорода к железу заметно отличается для звезд гало и старых звезд диска. В настоящее время считается, что простая первая модель применима к центральной части, тогда как более разреженные внешние области могли возникнуть путем слияния, как предсказывают последующие модели.

Возникает вопрос: какие физические факторы исходного гигантского холодного облака молекулярного водорода определяют, что из него получится - протогалактика или рассеянное звездное скопление? По- видимому, таким фактором является масштаб неоднородностей в облаке. Интуитивно можно ожидать, что при сжатии кучковатого, неоднородного облака в нем выделятся области с повышенной плотностью вещества, внутри которого выделятся фрагменты меньших размеров с еще большей плотностью, и так до образования протозвезды (см. рис. 82).

Известный американский астрофизик Д. Лейзер показал, что в таком случае (в распределенном веществе с флуктуациями плотности) положительные и отрицательные флуктуации дают примерно одинаковые вклады и что величина флуктуирующей гравитационной силы практически целиком определяется конкретным распределением массы внутри сферы, радиус которой не превышает нескольких линейных масштабов флуктуаций. Вклады же других, более удаленных от точки наблюдения, областей взаимно уничтожаются. Это означает, что в неоднородной среде появляются области взаимопритяжения с ограниченным радиусом действия.

Схема формирования протозвезд

Рис. 82. Схема формирования протозвезд

Ситуация становится похожей на взаимодействие молекул реального газа, в котором при определенных условиях возникает критическое состояние самопроизвольного роста неоднородных областей. Это явление известно как критическая опалесценция (граница между жидкой фазой и газом теряется, и среда становится мутной). Продолжая аналогию, Лейзер развил теорию, согласно которой скучивание вещества во Вселенной непрерывно возрастает. По его теории, если относительная амплитуда флуктуаций плотности достигает порядка единицы, область неоднородностей определенного пространственного масштаба выделяется в самогравитирующую систему.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >