Об эволюции звезд

Головин Ю.А.

С тех пор, как человек впервые осознанно взглянул на небо, он не переставал задавать себе вопрос: «Что является источником той колоссальной энергии, которую излучает Солнце в течение столь длительного времени?». Долгие тысячелетия этот вопрос оставался без ответа. В ХIХ веке появились первые гипотезы о природе источников излучения Солнца и звезд. Однако это были довольно наивные гипотезы, которые не выдерживали самой элементарной критики. Наука того времени не знала ни одного физического или химического процесса, который бы надежно «подкрепил» выдвинутую гипотезу.

С открытием реакции термоядерного синтеза физики и астрономы воскликнули: «Эврика! Источник звездной энергии найден!» Действительно, температура в недрах Солнца достигает миллионов градусов, что соответствует температуре при термоядерной реакции. Вещество Солнца состоит в основном из водорода, который является исходным продуктом в этой реакции. На Солнце был впервые открыт гелий, который, в свою очередь, является продуктом «термояда». Эта концепция в вопросе источника энергии звезд в настоящее время признана официальной наукой.

Однако со временем выявились некоторые факты, которые «не вписывались» в теорию термоядерного синтеза. Светимость (мощность излучения) Солнца составляет 4х1026 ватт. Расчеты показывают, что если бы Солнце первоначально целиком состояло из водорода, и на Солнце проходила реакция превращения его в гелий с выделением лучистой энергии, то при существующей мощности излучения водород «выгорел» бы за 200 млн. лет. Но наша желтая звезда светит ровно и мощно миллиарды лет и в настоящее время на 90% состоит из водорода.

При термоядерной реакции «водород-гелий» образуется нейтрино-частица чрезвычайно редко взаимодействующая с другими элементарными частицами. В 70-е годы прошлого века американские ученые провели эксперимент по подсчету солнечных нейтрино, используя идею академика Понтекорво Б.М. Оказалось, что солнечных нейтрино на порядок меньше, чем можно было ожидать. Таким образом, количество проходящих на Солнце реакций синтеза не могут обеспечить такую мощность излучения, а значит высокая температура в недрах Солнца существует не потому, что там проходят реакции термоядерного синтеза, а наоборот – реакции синтеза проходят там потому, что существует температура в миллионы градусов.

Ну и, наконец, еще один аргумент. Если термоядерными реакциями можно с оговорками объяснить энергию звезд, то как быть с нашей Землей? Мы живем на тонкой коре планеты толщиной около 100 км. А под этой корой тысячи километров расплавленной магмы. Эта магма весьма активна. Она бурлит, передвигает континенты, вызывает землетрясения и извержения вулканов. По закону термодинамики нагретое тело без источника энергии должно остывать. Но за миллиарды лет существования Земля и не «думает» остывать. Что является источником разогрева земных недр? Официальная наука обходит этот вопрос молчанием. Теорию термоядерного синтеза здесь применять нельзя – в недрах Земли не может существовать температура в миллион градусов.

В конце ХХ века наш соотечественник Козлов И.И. предложил смелую гипотезу о том, что во Вселенной происходит непрерывный процесс превращения массы в энергию в соответствии с формулой Эйнштейна E=mc2, который автор назвал «эволюционной аннигиляцией вещества». Это не взрыв вещества и антивещества (который, кстати, никто не наблюдал), а плавный, протяженный во времени процесс преобразования вещества в излучение всего спектра частот. Эволюционной аннигиляцией можно объяснить подавляющее число процессов во Вселенной, сопровождающихся выделением энергии. В том числе и природу излучения звезд. Мы в жизни сталкиваемся с похожим явлением, когда рассматриваем распад радиоактивных элементов, при котором происходит потеря массы с выбросом элементарных частиц и излучения. По-видимому распад радиоактивных элементов является частным случаем общего закона эволюционной аннигиляции.

В начале ХХ века астрономы составили диаграмму зависимости абсолютной звездной величины (светимости) от ее спектрального класса. Это так называемая «Диаграмма Герцшпрунга – Рессела». Большинство звезд на этой диаграмме располагаются узкой полосой, образуя некую параболическую кривую (если рассматривать правую часть). Ее назвали «главной последовательностью». Еще более наглядно параболический характер кривой виден на диаграмме звезд, находящихся в радиусе 5 парсек (16, 3 световых года) от Солнца. Если отождествить спектральный класс звезды с ее массой (а зависимость тут прямая), то получим диаграмму зависимости светимости звезды от ее массы. Составители диаграммы сразу предположили, что эволюция звезд идет по главной последовательности. Однако при этом следовало сделать вывод, что они непрерывно теряют часть своей первоначальной массы. Такое представление эволюции звезд не нашло объяснения в официальной науке. А между тем оно очень просто объясняется гипотезой эволюционной аннигиляции. Потеря массы – это непременное условие существования звезды. Во Вселенной нет никакого другого «горючего», кроме вещества, его массы. Аппроксимируя значения массы и светимости некоторых известных звезд главной последовательности, можно установить формулу этой зависимости: светимость любой звезды равна светимости Солнца, помноженной на соотношение массы звезды к массе Солнца в степени 3, 8. Учитывая возможные погрешности при определении аппроксимируемых значений массы и светимости звезд, можно допустить, что это уравнение имеет вид уравнения Стефана-Больцмана только применительно к светимости и массе. То есть показатель степени будет равен 4. Например, если масса звезды в 2 раза больше массы Солнца, то светимость ее будет больше в 16 раз. И наоборот. Эта формула справедлива для звезд, плотность вещества которых сравнима с плотностью вещества Солнца (1, 4). Для звезд, плотность которых резко отличается от Солнца, необходимы уточнения.

Теперь эволюцию звезд можно представить следующим образом. Сформировавшаяся из газопылевого облака звезда скоро «садится» на главную последовательность. Если первоначально это была звезда большой массы, то светимость и температура поверхности ее будут очень высокими. Для наблюдателя она будет видна как белая или голубая звезда. В этот период своей жизни звезда в количественном и в процентном отношении теряет максимальное количество своей массы, излучая максимальное количество энергии. Следует заметить, что другая часть генерируемой энергии расходуется на синтез ядер тяжелых элементов, которые образуются в недрах звезд при колоссальных значениях температуры и давления, и скапливаются в ядре звезды. Потеря массы приводит к уменьшению светимости по параболическому закону и переходу звезды от голубого гиганта к желтой звезде средней массы (как наше Солнце) и, наконец, к красному карлику с массой, например, в 0, 1 массы Солнца. Наше Солнце «худеет» на 4, 4 млн. тонн каждую секунду. Процесс перехода звезды от голубого гиганта к красному карлику может длится триллионы лет. В какой-то момент звезда окутывается атмосферой остывших газов, которую ослабленная гравитация не может уже «притянуть в тело», и перестает быть видимой в оптической части спектра излучения. Звездочка гаснет на небосводе, но она продолжает жить, излучая энергию в других частях спектра. В дальнейшем звезда переходит от плазменного состояния в состояние раскаленных газов. Затем, уменьшаясь в объеме, она превращается в шар расплавленной магмы, на поверхности которого со временем образуется твердая кора.

Тут мы приблизились к гипотезе образования у звезд планетарных систем. Общепризнанная теория образования планет из газопылевого облака совершенно несостоятельна. Вещество нашей планеты (да и других планет солнечной системы) состоит из полного набора элементов таблицы Менделеева, которые могут образоваться только в недрах звезд. У Земли, как и у Солнца, тоже есть ядро. И это совпадение не случайно.

Поскольку звезда непрерывно теряет свою массу, то она непрерывно меняет свою траекторию движения в галактике. И в этом движении «подбирает» остывшие звезды, которые попадают в ее поле гравитации. Эти остывшие звездочки, гораздо меньшие ее по массе, становятся ее спутниками, или планетами. Таким образом, все планеты Солнечной системы (как и планеты других звезд) это по сути умирающие или умершие звезды. Большие планеты – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун представляют собой шары раскаленных газов. Астрономы их называют протозвездами, т.е. зарождающимися звездами. На самом деле – это умирающие звезды, которые обладают еще достаточно мощным излучением. Земля, Венера, Марс, Меркурий – более древние остатки звезд, на которых уже образовалась твердая кора. Через миллиарды лет наше Солнце также превратится в красного карлика. Ослабленная гравитация уже не сможет удержать планеты, и они разбредутся по Вселенной в поисках нового «хозяина». Да и само Солнце со временем станет спутником молодой огромной звезды.

Наша Земля уникальна среди планет Солнечной системы. Она расположена достаточно близко от Солнца, от которого получает много лучистой энергии, необходимой для зарождения и поддержания жизни. Масса ее достаточно велика, чтобы удержать атмосферу, и в то же время недостаточно велика, чтобы Земля представляла собой шар расплавленной магмы без твердой коры. Отклонение массы Земли в ту или иную сторону грозит гибелью всему живому на ней. Если масса Земли будет увеличиваться за счет метеоритного вещества, то процесс аннигиляции вещества также увеличится, что приведет к разогреву недр планеты, утончению коры и разогреву ее поверхности. Мы будем иметь такую же картину, как на Венере. Напомню, что радиоастрономические наблюдения и непосредственные измерения с помощью межпланетных станций показали, что температура поверхности Венеры около 480є. Причина может быть в том, что твердая кора на планете образовалась сравнительно недавно, она еще тонкая, и жар недр разогревает ее так сильно. Если же за счет аннигиляции Земля будет терять свою массу, то ей грозит участь Марса, который из-за своей малой массы не смог удержать атмосферу. Человечеству следует научиться контролировать массу своей планеты, хотя процесс изменения массы, а, следовательно, климата, весьма продолжителен по времени, и на современном уровне развития науки и техники вряд ли может быть предотвращен человечеством. Если в будущем человечество будет заниматься поисками жизни на других планетах, то искать следует на планетах, равных или близких по массе Земле.

Рассматривая формулу параболического закона аннигиляции вещества в звездах, нетрудно заметить, что с увеличением массы звезды количество аннигилирующего вещества в звездах растет в 4-ой степени. Можно рассчитать массу гипотетической звезды, вещество которой целиком и мгновенно аннигилирует. В данному случае мы будем иметь дело со взрывом звезды. Расчеты показывают, что ее масса должна быть равна 7, 7 млн. масс Солнца – величина чрезмерная даже для космических масштабов. Однако можно предположить, что существует некая критическая масса, при достижении которой вся звезда, или значительная ее часть аннигилируют со взрывом. Если учесть, что среди звезд главной последовательности нет звезд, масса которых была бы больше 20 масс Солнца, то логично предположить, что критическая масса звезды близка или ненамного больше этого значения. Такая критическая масса может образоваться при столкновения двух крупных звезд. Так как в центральной части галактики, в ее ядре, плотность звезд в десятки миллионов раз больше, чем в окрестностях Солнца, то столкновения там звезд могут происходить с весьма высокой вероятностью. Мгновенной аннигиляцией всего вещества такой звезды можно объяснить природу взрыва сверхновой. Не случайно взрывы сверхновых происходят в ядрах галактик. При аннигиляционном взрыве сверхновой массой, например, в 30 солнечных масс, выделится энергии в 100 млрд. раз больше, чем излучают все 150 млрд. звезд нашей галактики (если принять за среднюю светимость каждой звезды равную светимости нашего Солнца).

На небосклоне вспыхивают не только сверхновые звезды, но и обычные. Их появление (кроме общепринятой теории образования звезд из газопылевого облака) можно также объяснить гипотезой эволюционной аннигиляции. Если происходит столкновение, например, двух небольших одинаковых звезд, невидимых в оптической части спектра излучения, то согласно формуле «светимость – масса», светимость вновь образовавшейся звезды возрастет в 16 раз, и она станет видимой в оптическом диапазоне.

Как видим, звезды большой массы неустойчивы (напрашивается аналогия с элементами большой атомной массы). Это дает основание утверждать, что так называемые «черные дыры» или «коллапсирующие» звезды во Вселенной не существуют. Не существуют они еще и потому, что теория их разработана исходя из термоядерной природы энергии звезд. Доказательством этому может служить и тот факт, что, несмотря на старания астрономов, убедительных аргументов существования «черных дыр» до сих пор не получено.

Украина, Кировоград

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://planetarium-kharkov.org